在20世纪初，传统科学的稳固地位被两种全新的理论推翻了：相对论和量子理论。自牛顿时代以来，科学家们一直相信宇宙和它所包含的一切都可以用机械论的观点来解释，万有引力定律和运动三定律是绝对的真理。而一切事物——至少是与物质和力相关的事物——都可以用牛顿的理论来解释，并进而得到测量。
虽然在大多数的实际事例当中，牛顿的定律依然有效，但人类已经证明了它们既不是绝对的，也不是普遍的。根据爱因斯坦的相对论，在接近光的速度时，无论是时间还是质量都不会保持不变，时间和空间是耦合在一起的，而空间和光线都可以因为重力作用而发生扭曲。
此外，量子理论表明，牛顿的定律在亚原子尺度上并不适用。依照量子理论，光以及其他形式的电磁辐射，既不是波，也不是粒子，但同时又可以既是波又是粒子。由此，其他的定律也出现了瑕疵。在牛顿力学中，理论上任何一个物体的位置和动量都可以被精确地测量。但量子力学表明，在亚原子尺度上，同时测量一个粒子的位置和动量是不可能的，因为观察本身就已经对结果造成了改变。
1930年，阿尔伯特·爱因斯坦教授抵达纽约，在“贝尔根兰”号客轮的休息室中被一大群记者围绕
这些反直觉的理论似乎是来自爱丽丝的仙境，它们打破了我们关于空间、时间和因果概念的固有观点。然而，观察和实验已经从很多方面验证了这两个理论。量子理论可以解释一系列的现象，从眼睛如何探测到光到半导体的工作原理，后者也成为现代计算机领域中的一项核心技术。爱因斯坦著名的方程E=mc2 （c为光速），表明质量（m）可以转化为能量（E），这也成了研究核能和核武器的基本理论。
在其他领域，20世纪也出现了革命性的变革，比如交通、发电、医学、农业、生物工程和计算机技术等。科学家们解释了DNA的分子结构，并由此发现遗传特点是如何继承的。同时，在了解大脑工作模式方面也取得了显著的进展。由于这些发现，科学的地位与日俱增。到了20世纪50年代，科学家已成为社会进步的引路人与保障，就如同19世纪的工程师一般。
原子释放出的能量已经改变除了我们的思维方式以外的一切，因此，我们正在走向空前的灾难。
——阿尔伯特·爱因斯坦，在1946年5月24日发给美国人的一份电报中这样写道
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