在20世紀初，傳統科學的穩固地位被兩種全新的理論推翻了：相對論和量子理論。自牛頓時代以來，科學家們一直相信宇宙和它所包含的一切都可以用機械論的觀點來解釋，萬有引力定律和運動三定律是絕對的真理。而一切事物——至少是與物質和力相關的事物——都可以用牛頓的理論來解釋，并進而得到測量。
雖然在大多數的實際事例當中，牛頓的定律依然有效，但人類已經證明了它們既不是絕對的，也不是普遍的。根據愛因斯坦的相對論，在接近光的速度時，無論是時間還是質量都不會保持不變，時間和空間是耦合在一起的，而空間和光線都可以因為重力作用而發生扭曲。
此外，量子理論表明，牛頓的定律在亞原子尺度上并不適用。依照量子理論，光以及其他形式的電磁輻射，既不是波，也不是粒子，但同時又可以既是波又是粒子。由此，其他的定律也出現了瑕疵。在牛頓力學中，理論上任何一個物體的位置和動量都可以被精確地測量。但量子力學表明，在亞原子尺度上，同時測量一個粒子的位置和動量是不可能的，因為觀察本身就已經對結果造成了改變。
1930年，阿爾伯特·愛因斯坦教授抵達紐約，在“貝爾根蘭”號客輪的休息室中被一大群記者圍繞
這些反直覺的理論似乎是來自愛麗絲的仙境，它們打破了我們關于空間、時間和因果概念的固有觀點。然而，觀察和實驗已經從很多方面驗證了這兩個理論。量子理論可以解釋一系列的現象，從眼睛如何探測到光到半導體的工作原理，后者也成為現代計算機領域中的一項核心技術。愛因斯坦著名的方程E=mc2 （c為光速），表明質量（m）可以轉化為能量（E），這也成了研究核能和核武器的基本理論。
在其他領域，20世紀也出現了革命性的變革，比如交通、發電、醫學、農業、生物工程和計算機技術等?？茖W家們解釋了DNA的分子結構，并由此發現遺傳特點是如何繼承的。同時，在了解大腦工作模式方面也取得了顯著的進展。由于這些發現，科學的地位與日俱增。到了20世紀50年代，科學家已成為社會進步的引路人與保障，就如同19世紀的工程師一般。
原子釋放出的能量已經改變除了我們的思維方式以外的一切，因此，我們正在走向空前的災難。
——阿爾伯特·愛因斯坦，在1946年5月24日發給美國人的一份電報中這樣寫道
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