历史上曾被认为不可能的十个科学问题
在1842的《积极哲学》一书中，法国哲学家奥古斯特·孔德曾这样描述恒星:“我们永远无法理解它们的内部结构，对于其中的一些，我们永远无法理解它们的大气层是如何吸收热量的。”谈到行星，这位哲学家也持同样的观点。他写道:“我们永远不会知道它们的化学或矿物学结构，更不用说生活在它们表面的有组织的生物了。”其实孔德的结论是基于恒星和行星与地球的距离太远，已经超过了我们的视觉和几何极限。他指出，虽然我们可以计算它们的距离、运动和质量，但我们不会知道其他任何东西；我们没有任何方法对恒星和行星进行化学分析。
具有讽刺意味的是，这位伟大的哲学家所说的话结果是大错特错的。19世纪初，威廉·海德·沃勒斯顿和约瑟夫·冯·弗兰霍夫都发现太阳光谱中含有大量黑线。到1859年底，黑线的秘密被进一步揭开，它的名字变成了“原子吸收线”。通过分析这种类型的线，我们可以确定太阳上存在的每一种化学元素，这使得发现恒星的组成成为可能。
2.确定陨石的存在
在文艺复兴和现代科学的早期发展过程中，天文学家拒绝承认陨石的存在。这些石头来自太空的说法一度被贴上“迷信”和“异教”的标签。反对者指出，上帝怎么可能创造出如此混乱的宇宙？当时法国科学院做出了“天上掉不下东西”这样一个著名的论断。火球和石头砸到地面的报道一直被认为是谣言和传说，这些石头一度被解释为“雷石”，即雷击的产物。
直到1794，否认陨石存在的说法才告一段落。当时，以振动和声学方面的著作而闻名的物理学家恩斯特·克拉德尼(Ernst Kladni)在一本书中指出，陨石应该来自外太空。1790年，法国巴尔博坦地区发生了一场“石雨”(石头从天而降)，当时有300人目睹了这一过程。正是这场“石雨”促使克拉德尼出版了他的书。
然而，克拉德尼的杰作《论帕拉斯铁和其他类似铁的起源，以及与之相关的一些自然现象》却没能逃脱被嘲笑和奚落的命运。直到1803，他的冤案才得以洗清。当时，让·巴普蒂斯特·迪斯特·比奥分析了另一场在莱格尔上演的“石头雨”，发现了确凿的证据证明这些石头真的来自太空。
3.比空气重的飞机
大量的科学家和工程师已经自信地指出，不可能飞得比空气重。对于莱特兄弟的试飞来说，这个论断无疑是一个不吉利的前奏。反对者认为兄弟俩的飞天梦是不可能实现的。在所有持这种观点的人当中，开尔文勋爵可能是最著名的一个。早在1895，他就声称“不可能制造出比空气还重的飞行器”。然而，仅仅8年后，莱特兄弟就用铁一般的事实证明了他的论点是多么可笑。
更令人难以置信的是，在开尔文做出这一臭名昭著的断言的同时，科学家和工程师们很快就接近了飞行超过空气的目标。自18世纪晚期，人类开始乘气球飞行，到19世纪晚期，气球已经被人类控制。而包括Felix Du Temple的单翼机在内的几款设计也顺利飞上蓝天，但飞行时间较短。说到这里，我们不可避免的会有这样的疑问——为什么有些人对飞得比空气重有疑虑？这个问题可以追溯到1716，当时科学家和神学家Emmanuel Sviden Berg在一篇文章中描述了一种飞机的设计。他写道:“这种飞机似乎说起来容易做起来难。与人体相比，它需要更大的功率和更轻的重量。”
像许多其他设计一样，斯维登·伯格的飞机是基于扑翼机理建造的。换句话说，在重于空气的飞行成为可能之前，我们必须设计出两个真正有效的机翼。首先，两个扑翼必须由滑动机构代替。其次，工程师必须有能力实现更理想的能源供给——内燃机。讽刺的是，尼古拉·奥托早在1877就申请了内燃机专利。
去太空
从大气层飞行到太空飞行，无疑是一个质的飞跃，但整个过程远比我们想象的复杂。长期以来，把任何东西送上太空，把人类送上轨道的想法都被认为是无稽之谈。怀疑者是有根据的，因为那时候毕竟没有相关技术可以做到这一点。为了实现太空旅行，飞船必须达到逃逸速度——每秒钟的速度大于11.2公里，才能冲出地球。如果考虑音障，飞船的速度只有每小时1238公里。直到1947年，人类才首次成功突破音障。在儒勒·凡尔纳的小说《从地球到月球》中，这位科幻作家建议使用巨型大炮。然而，像这样的突然加速会立即杀死所有的乘客。此外，计算结果还表明，炮的强度不足以让飞船达到逃逸速度。
20世纪初，两位火箭研究人员——康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基和罗伯特·戈达德——终于解决了这个问题。齐奥尔科夫斯基的研究工作被苏联以外的国家所忽视；在他的想法受到严厉批评后，戈达德逐渐淡出了公众的视线。但无论如何，科学的进步是不可阻挡的。1957年，第一颗人造卫星“人造地球卫星1”发射升空，4年后，第一艘载人飞船成功进入太空。遗憾的是，由于英年早逝，齐奥尔科夫斯基和戈达德未能亲身感受这些激动人心的时刻。
5.使用核能
2月29日，1934 1934，《匹兹堡邮报》援引阿尔伯特·爱因斯坦的话说:“没有迹象表明人类能够获取和使用核能。使用核能意味着自由，意味着必须将原子撕成碎片。”同年，在这份报告发表之前，恩利克·费密发现，如果用中子轰击铀，铀原子会分裂成较轻的元素，并释放出大量能量。
爱因斯坦的怀疑最终被事实击败。到了1939年底，人们对核裂变的认识更加深入，研究人员意识到一个连锁反应——一旦开始，速度不断增加——就可能产生巨大的爆炸。后来在1942，研究人员在实验中上演了类似的连锁反应。1945年8月6日，第一颗原子弹在广岛上空爆炸。具有讽刺意味的是，五星上将威廉·莱希(William Leahy)曾对时任总统的杜鲁门(Truman)说:“我自己就是一个爆破专家。在我看来，这是我们做过的最愚蠢的事情，因为这颗炸弹永远不会爆炸。”1954年，苏联凭借奥布宁斯克核电站成为第一个利用核能发电的国家。
6.发现高温超导体
高温超导体无疑是一个奇怪的家伙——它的超导现象是可以观察和测量的，但这种现象本不应该发生。根据完美的超导理论，30开尔文以上不可能出现超导。有趣的是，有些超导体在77开尔文时导电性最好。超导体——当电流通过它们时没有电阻——最早发现于1911年。为了理解超导性，通常将导电材料冷却到接近绝对零度的某个温度。
在接下来的50年里，科学家们发现了许多超导材料，并进行了研究。1957年，约翰·巴丁、莱昂·库珀和约翰·施里弗提出了一个关于超导材料的完整理论——“BCS”理论，详细解释了标准超导体的特性。根据BCS理论，超导材料中的电子以所谓的库珀对的形式运动。如果一个“库珀对”牢固地结合在一起，就可以承受材料中原子的任何影响，进而实现零电阻。但是这个理论也指出零电阻现象只能在极低的温度下产生，此时原子只是轻微振动。
在1986发表的一篇著名论文中，约翰内斯·格奥尔格·贝德诺尔茨和卡尔·亚历山大·米尔报告说，他们发现了一种在35开尔文的最高温度下具有超导性的材料。这种材料的发现改变了超导体家族的面貌，他们在第二年获得了诺贝尔物理学奖。之后，Bednorz和Mill发现了在更高温度下可以具有超导性的材料。到目前为止，观测到的最高温度(在压力下)是164开尔文。但在科学研究飞速发展的今天，这个记录可能维持不了多久。
7.发现黑洞的存在
那些认为黑洞属于未来主义或现代主义的人可能会惊讶地得知，基本黑洞理论最早是在1783年提出的。当时，地质学家约翰·米切尔在给皇家学会的一封信中提到了黑洞。他指出，如果一颗恒星有足够的质量，那么一个从无限高下落的天体将获得更大的表面速度——甚至比光速还快，这样一个天体发出的所有光线都会靠自身引力返回。
然而，在整个19世纪，黑洞的存在一度被认为是一个荒谬可笑的想法，因为物理学家认为，光是一种以“以太”为介质的波，可以假设为无质量，因此对引力“免疫”。直到爱因斯坦在1915年提出了著名的广义相对论，科学家们才不得不认真对待黑洞理论。根据爱因斯坦相对论的一个重要预言，光在引力的影响下会发生弯曲。从那以后，亚瑟·爱丁顿在日食期间测量了恒星的位置。测量结果表明，它们发出的光由于太阳的引力而发生了弯曲，但由于当时所用设备的限制，观测到的弯曲效应太小，因此并不可靠——关于黑洞存在的理论是后来才被正式认可的。
相对论建立后，黑洞成为一个严肃的话题，subrahmanyan chandrasekhar等理论家详细阐述了其特征。之后，天文学家开始寻找黑洞。越来越多的证据证明，黑洞类似于宇宙中许多星系(包括银河系)中心的天体，是产生高能宇宙射线的最大天体。2019 4月10日，人类历史上首批黑洞照片在中国上海、台北、布鲁塞尔、智利圣地亚哥、日本东京和美国华盛顿同时发布。这是人类第一次通过图像直观地看到黑洞。
8.创造一个力场
创造力场是科幻小说中的经典段落。由于“等离子窗”的发明，创造力场终于在1995年成为现实。“等离子窗口”是由布克黑文国家实验室的阿迪·赫什科维奇设计的。它可以通过磁场用等离子体或电离气体填充一个小空间。Hershkovich和Acceleron共同开发的“等离子窗口”用于降低电子束焊接的能耗。
“等离子体窗口”具有与力场相关的大多数特征。它可以有效地阻挡物质，充当真空和大气之间的屏障。此外，它允许激光和电子束不受阻碍地通过；如果用氩气作为等离子体的工作气体，甚至可以发出蓝光。唯一的缺点是产生一个任意大小的“等离子窗口”需要耗费大量的能量——目前的样本都是小人。理论上，开发更大的“等离子窗口”是可能的。
9.创造隐形技术
隐形是另一种科幻技术。从理查德·瓦格纳的歌剧《莱茵河的黄金》到赫尔·乔·威尔斯的《空心人》再到《哈利·波特》魔法系列，隐形技术可以说是无处不在。事实上，没有任何物理定律规定隐形是不可能的，最近的进展意味着某些特定类型的屏蔽设备已经成为可能。在过去的几年里，我们一定听过很多关于“隐身衣”实验的报道，2006年就出了一个基本设计。这些设备依靠超材料来引导物体周围的光线。第一件“隐身衣”只能对微小物体起作用，而且是在微波环境下。显然，修改这种设计使其用于可见光环境，无疑是一个巨大的挑战。好在1年后就可以完成这个修改，虽然作用范围只达到两个维度和微米(百万分之一米)。毫无疑问，制造真正的“隐身衣”的工程挑战仍然令人望而生畏。
10.实现物体的远距离传输
“隐形传态”这个名词已经有很多年的历史了，但人们一直对这种带有强烈科幻色彩的技术持怀疑态度。在书上Lo！“，人们第一次听说了远距离传输。从此，这个词成为了大量科幻作家的“座上宾”，而《星际迷航》中的“传送者”就是最著名的一个。
虽然隐形传态的起源很科幻，但物理学家已经实现了一种隐形传态，这要归功于一种叫做纠缠的奇怪量子现象。纠缠的粒子具有这样的性质:无论它们彼此相距多远，它们都应该连接在一起。比如你改变一个纠缠电子的旋转，它的“孪生兄弟”的旋转也会改变。
显然，纠缠粒子可以用来远距离传输信息。曾经被认为不可能在任何比原子更大的物体上进行同样的“表演”，但在2002年，一个与纠缠耦合分子相关的理论指出，它们可以被分成量子态，这被称为“叠加”。最近，科学家们提出了一个替代的想法，被戏称为“非量子物理的远距离传输”，即构建一束铷原子，让它们在一个地方消失，然后在另一个地方出现。虽然这种方法不依赖于纠缠，但它可以传输关于这些原子的所有信息，即它们可以借助一根光纤在另一个地方被“再造”。