العلوم والتكنولوجيا في الولايات المتحدة

للعلم والتكنولوجيا في الولايات المتحدة تاريخ عريق ، إذ أنجبت العديد من الشخصيات البارزة وأحدثت تطورات هامة في هذا المجال. نشأت الولايات المتحدة الأمريكية في عصر التنوير (1685-1815)، وهو عصر في الفلسفة الغربية رفض فيه الكتّاب والمفكرون الخرافات السائدة في الماضي، واختاروا بدلاً من ذلك التركيز على الحياة الفكرية والعلمية والثقافية، التي تمحورت حول القرن الثامن عشر، حيث دُعي العقل باعتباره المصدر الأساسي للشرعية والسلطة. تصوّر فلاسفة التنوير "جمهورية العلم"، حيث تُتبادل الأفكار بحرية، وتُسهم المعرفة المفيدة في تحسين حياة جميع المواطنين.

يعكس دستور الولايات المتحدة الأمريكية نفسه الرغبة في تشجيع الإبداع العلمي. فهو يمنح الكونغرس الأمريكي سلطة "تعزيز تقدم العلوم والفنون التطبيقية، من خلال ضمان حق المؤلفين والمخترعين الحصري في كتاباتهم واكتشافاتهم لفترات زمنية محدودة". ^{[ 1 ]} شكل هذا البند أساس نظامي براءات الاختراع وحقوق التأليف والنشر في الولايات المتحدة ، حيث يحصل مبتكرو الفنون والتقنيات الأصلية على احتكار تمنحه الحكومة، والذي يصبح بعد فترة محدودة متاحًا لجميع المواطنين، مما يثري الملكية العامة . ^{[ 2 ]}

في العقود الأولى من تاريخها، كانت الولايات المتحدة معزولة نسبياً عن أوروبا وفقيرة إلى حد ما. في تلك المرحلة، كانت البنية التحتية العلمية الأمريكية لا تزال بدائية للغاية مقارنة بالجمعيات والمعاهد والجامعات العريقة في أوروبا.

كان ثمانية من الآباء المؤسسين لأمريكا علماء مرموقين. أجرى بنجامين فرانكلين سلسلة من التجارب التي عمّقت فهم الإنسان للكهرباء. ومن بين إنجازاته، أثبت ما كان يُشتبه به ولكن لم يُثبت من قبل: أن البرق شكل من أشكال الكهرباء. كما اخترع فرانكلين وسائل راحة مثل النظارات ثنائية البؤرة. وصمم أيضًا فرنًا يُوضع في منتصف الغرفة، يُعرف باسم "موقد فرانكلين". إلا أن تصميم فرانكلين كان معيبًا، إذ كان فرنه يُخرج الدخان من قاعدته: ولأن الفرن كان يفتقر إلى مدخنة "لسحب" الهواء النقي عبر الحجرة المركزية، كانت النار تنطفئ سريعًا. وقد قام ديفيد ر. ريتنهاوس، وهو بطل آخر من أبطال فيلادلفيا الأوائل، بتحسين تصميم فرانكلين بإضافة أنبوب عادم على شكل حرف L يسحب الهواء عبر الفرن ويُخرج دخانه لأعلى وعلى طول السقف، ثم إلى مدخنة داخلية وخارج المنزل. ^{[ 3 ]}

كان توماس جيفرسون (1743-1826) من بين أكثر القادة تأثيرًا في أمريكا في بداياتها؛ فخلال حرب الاستقلال الأمريكية (1775-1783)، شغل جيفرسون مناصب في المجلس التشريعي لولاية فرجينيا، والكونغرس القاري ، وكان حاكمًا لفرجينيا، ثم شغل لاحقًا منصب وزير الولايات المتحدة لدى فرنسا، ووزير الخارجية الأمريكي، ونائب الرئيس في عهد جون آدامز (1735-1826)، وكاتب إعلان الاستقلال، وثالث رئيس للولايات المتحدة. وخلال فترتي حكم جيفرسون (1801-1809)، اشترت الولايات المتحدة إقليم لويزيانا، واستكشف لويس وكلارك هذه المنطقة الشاسعة الجديدة.

بعد انتهاء ولايته، تقاعد إلى مزرعته في فرجينيا، مونتيسيلو، وساهم في تأسيس جامعة فرجينيا . ^{[ 4 ]} كان جيفرسون أيضًا مهتمًا بالزراعة، حيث أدخل أنواعًا مختلفة من الأرز وأشجار الزيتون والأعشاب إلى العالم الجديد. وقد أكد على الجانب العلمي لرحلة لويس وكلارك الاستكشافية (1804-1806)، ^{[ 5 ]} التي استكشفت شمال غرب المحيط الهادئ ، وكانت المعلومات التفصيلية والمنهجية عن نباتات وحيوانات المنطقة من بين إرث تلك الرحلة. ^{[ 6 ]}

على غرار فرانكلين وجيفرسون، انخرط معظم العلماء الأمريكيين في أواخر القرن الثامن عشر في النضال من أجل نيل استقلال أمريكا وبناء أمة جديدة. ومن بين هؤلاء العلماء عالم الفلك ديفيد ريتنهاوس ، والعالم الطبي بنجامين راش ، وعالم التاريخ الطبيعي تشارلز ويلسون بيل . ^{[ 6 ]}

خلال الثورة الأمريكية ، ساهم ريتنهاوس في تصميم دفاعات فيلادلفيا ، وصنع تلسكوبات وأجهزة ملاحة للقوات المسلحة الأمريكية. بعد الحرب، صمم ريتنهاوس شبكات الطرق والقنوات لولاية بنسلفانيا . ثم عاد لاحقًا إلى دراسة النجوم والكواكب، واكتسب شهرة عالمية في هذا المجال. ^{[ 6 ]}

بصفته الجراح العام للولايات المتحدة ، أنقذ بنجامين راش أرواح عدد لا يحصى من الجنود خلال حرب الاستقلال الأمريكية من خلال الترويج لممارسات النظافة والصحة العامة . وبتقديمه علاجات طبية جديدة، جعل مستشفى بنسلفانيا في فيلادلفيا مثالاً يحتذى به في مجال التنوير الطبي، وبعد انتهاء خدمته العسكرية، أسس راش أول عيادة مجانية في الولايات المتحدة. ^{[ 6 ]}

يُذكر تشارلز ويلسون بيل في المقام الأول كفنان، ولكنه كان أيضًا مؤرخًا طبيعيًا ومخترعًا ومعلمًا وسياسيًا. أنشأ أول متحف رئيسي في الولايات المتحدة، وهو متحف بيل في فيلادلفيا، الذي ضم المجموعة الوحيدة في الدولة الفتية من عينات التاريخ الطبيعي لأمريكا الشمالية. نقّب بيل عن عظام ماستودون قديم بالقرب من ويست بوينت، نيويورك ؛ أمضى ثلاثة أشهر في تجميع الهيكل العظمي، ثم عرضه في متحفه. أرسى متحف بيل تقليدًا أمريكيًا لجعل المعرفة العلمية شيقة ومتاحة لعامة الناس. ^{[ 6 ]}

ساهم حماس القادة السياسيين الأمريكيين للمعرفة في ضمان استقبال حافل للعلماء من مختلف البلدان. ​​وكان من أبرز المهاجرين الأوائل الكيميائي البريطاني جوزيف بريستلي ، الذي أُجبر على مغادرة وطنه بسبب آرائه السياسية المعارضة. هاجر بريستلي إلى الولايات المتحدة عام ١٧٩٤، وكان أول من انضم إلى آلاف العلماء الموهوبين الذين انجذبوا إلى الولايات المتحدة بحثًا عن بيئة حرة وإبداعية. ^{[ ٦ ]}

وصل علماء آخرون إلى الولايات المتحدة للمشاركة في نمو البلاد السريع. ألكسندر غراهام بيل ، الذي وصل من اسكتلندا عبر كندا عام 1872، طوّر الهاتف واخترع اختراعات أخرى ذات صلة وحصل على براءة اختراع لها. تشارلز بروتيوس شتاينميتز ، الذي قدم من ألمانيا عام 1889، طوّر أنظمة كهربائية جديدة للتيار المتردد في شركة جنرال إلكتريك ، ^{[ 6 ]} وفلاديمير زوريكين ، المهاجر الذي وصل من روسيا إلى الولايات المتحدة عام 1919، جلب معه معرفته بالأشعة السينية وأنابيب أشعة الكاثود، وحصل لاحقًا على أول براءة اختراع له لنظام تلفزيوني اخترعه. نيكولا تيسلا ذهب إلى الولايات المتحدة عام 1884 من النمسا-المجر ، وقام لاحقًا بتكييف مبدأ المجال المغناطيسي الدوار في تطوير محرك حثي للتيار المتردد ونظام متعدد الأطوار لتوليد ونقل وتوزيع واستخدام الطاقة الكهربائية. ^{[ 7 ]}

حتى أوائل القرن العشرين، ظلت أوروبا مركزًا للبحث العلمي، لا سيما في إنجلترا وألمانيا. ومنذ عشرينيات القرن العشرين فصاعدًا، حفزت التوترات التي نذرت باندلاع الحرب العالمية الثانية هجرة علمية متقطعة ولكنها مستمرة، أو ما يُعرف بـ" هجرة العقول "، في أوروبا. وكان العديد من هؤلاء المهاجرين من العلماء اليهود، الذين خافوا من تداعيات معاداة السامية، خاصة في ألمانيا وإيطاليا، فسعوا إلى اللجوء في الولايات المتحدة. ^{[ 8 ]} وكان ألبرت أينشتاين من أوائل من فعلوا ذلك عام 1933. وبناءً على إلحاحه، ودعمه في كثير من الأحيان، غادرت نسبة كبيرة من مجتمع الفيزياء النظرية الألماني، الذي كان يُعتبر الأفضل في العالم، إلى الولايات المتحدة. وجاء إنريكو فيرمي من إيطاليا عام 1938، وقاد العمل الذي أنتج أول تفاعل نووي متسلسل مستدام ذاتيًا في العالم . انتقل العديد من العلماء البارزين الآخرين إلى الولايات المتحدة خلال موجة الهجرة نفسها، بما في ذلك نيلز بور ، وفيكتور فايسكوف ، وأوتو شتيرن ، ويوجين ويغنر . ^{[ 9 ]}

كانت العديد من الإنجازات العلمية والتكنولوجية خلال العصر الذري ثمرة جهود هؤلاء المهاجرين، الذين أدركوا المخاطر المحتملة والاستخدامات الواعدة للتكنولوجيا الجديدة. فعلى سبيل المثال، كان البروفيسور الألماني أينشتاين وزميله المجري ليو زيلارد هما من بادرا بإقناع الرئيس فرانكلين روزفلت بالمضي قدمًا في مشروع مانهاتن المحوري . ^{[ 10 ]} وكان العديد من الفيزيائيين الذين كان لهم دورٌ أساسي في المشروع من المهاجرين الأوروبيين، مثل المجري إدوارد تيلر ، "أبو القنبلة الهيدروجينية"، ^{[ 11 ]} والحائز الألماني على جائزة نوبل هانز بيته . وقد ساهمت إسهاماتهم العلمية، إلى جانب موارد ومرافق الحلفاء، في ترسيخ مكانة الولايات المتحدة خلال الحرب العالمية الثانية كقوة علمية جبارة لا تُضاهى. في الواقع، نجحت عملية "ألسوس" التابعة لمشروع مانهاتن ومكوناتها، رغم أنها لم تُصمم لتجنيد علماء أوروبيين، في جمع وتقييم البحوث العلمية العسكرية لدول المحور في نهاية الحرب، وخاصة مشروع الطاقة النووية الألماني ، لتخلص إلى أنه متأخر بسنوات عن نظيره الأمريكي. ^{[ 12 ]}

مع انتهاء الحرب العالمية الثانية، كانت الولايات المتحدة والمملكة المتحدة والاتحاد السوفيتي عازمة على الاستفادة من الأبحاث النازية، وتنافست على غنائم الحرب. وبينما رفض الرئيس هاري إس. ترومان منح ملاذ آمن لأعضاء الحزب النازي الملتزمين أيديولوجيًا، أطلق مكتب الخدمات الاستراتيجية عملية مشبك الورق ، التي نُفذت تحت إشراف وكالة أهداف الاستخبارات المشتركة. وقدّم هذا البرنامج سرًا ملفات وسيرًا ذاتية مُبيَّضة ووظائف لمثقفين وفنيين غير مؤهلين في الظروف العادية. وكان علماء نازيون سابقون، تحت إشراف وكالة أهداف الاستخبارات المشتركة، يعملون في الجيش الأمريكي منذ هزيمة النظام النازي في مشروع أوفركاست، لكن عملية مشبك الورق تجرأت على تخصيص باحثين وعلماء ألمان في مجالي الطاقة النووية والفضاء بشكل منهجي لشغل مناصب عسكرية ومدنية، بدءًا من أغسطس 1945. وحتى انتهاء البرنامج عام 1990، قيل إن عملية مشبك الورق قد جندت أكثر من 1600 موظف من هذا القبيل في مختلف المهن والتخصصات. ^{[ 13 ]}

في المراحل الأولى من عملية مشبك الورق، ضمّ المجندون في الغالب مهندسين فضائيين من برنامج الصواريخ القتالية الألمانية V-2 ، وخبراء في طب الفضاء والوقود الاصطناعي. ولعلّ أبرزهم كان فيرنر فون براون ، الذي عمل على صواريخ أغريغيت (أول برنامج صاروخي يصل إلى الفضاء الخارجي)، والمصمم الرئيسي لبرنامج صواريخ V-2. فور وصوله إلى الأراضي الأمريكية، عمل فون براون أولًا في برنامج الصواريخ الباليستية العابرة للقارات التابع للقوات الجوية الأمريكية، قبل أن يُعاد تعيين فريقه في وكالة ناسا . ^{[ 14 ]} يُنسب إليه لقب "أبو علم الصواريخ"، وقد شكّل عمله على صاروخ ريدستون وإطلاق القمر الصناعي إكسبلورر 1 بنجاح ردًا على سبوتنيك 1 بداية برنامج الفضاء الأمريكي، وبالتالي، بداية سباق الفضاء . أدى تطوير فون براون اللاحق لصاروخ ساتورن 5 لصالح ناسا في منتصف إلى أواخر الستينيات إلى أول هبوط مأهول على سطح القمر، وهي مهمة أبولو 11 عام 1969.

في حقبة ما بعد الحرب، تبوأت الولايات المتحدة مكانة رائدة علميًا لا تُضاهى، كونها من الدول الصناعية القليلة التي لم تُدمرها الحرب. علاوة على ذلك، اعتُبر العلم والتكنولوجيا من العوامل الرئيسية التي ساهمت في انتصار الحلفاء في الحرب، وكانا عنصرين حاسمين في حقبة الحرب الباردة. وقد أنعش هذا الحماس الصناعة الأمريكية، واحتفى بالإبداع الأمريكي، وشجع على استثمار وطني واسع النطاق في "العلوم الكبرى" والمرافق والبرامج الحكومية المتطورة. ووفر هذا الدعم الحكومي فرصًا وظيفية جذابة للمثقفين، وعزز مكانة الولايات المتحدة العلمية. ونتيجة لذلك، أصبحت الحكومة الأمريكية، ولأول مرة، أكبر داعم منفرد للبحوث العلمية الأساسية والتطبيقية. وبحلول منتصف الخمسينيات، كانت مرافق البحث في الولايات المتحدة لا تُضاهى، وكان هذا السبب وحده كافيًا لجذب العلماء إليها. ويمكن ملاحظة هذا التغير في نمط الفائزين بجائزة نوبل في الفيزياء والكيمياء. خلال النصف الأول من تاريخ جوائز نوبل - من عام ١٩٠١ إلى عام ١٩٥٠ - كان الفائزون الأمريكيون يمثلون أقلية واضحة في فئات العلوم. ومنذ عام ١٩٥٠، فاز الأمريكيون بنحو نصف جوائز نوبل الممنوحة في العلوم. ^{[ ١٥ ]} انظر قائمة الحائزين على جائزة نوبل حسب البلد .

استمرت عملية استقطاب الكفاءات الأمريكية طوال فترة الحرب الباردة ، مع تصاعد التوترات بشكل مطرد في الكتلة الشرقية ، مما أدى إلى تدفق مستمر للمنشقين واللاجئين والمهاجرين. فعلى سبيل المثال، أدى تقسيم ألمانيا إلى هجرة أكثر من ثلاثة ملايين ونصف المليون من الألمان الشرقيين - المعروفين باسم "النازحين من الجمهورية" - إلى برلين الغربية بحلول عام 1961. وكان معظمهم من الشباب ذوي الكفاءات العالية والمهنيين المتعلمين أو العمال المهرة ^{[ 16 ]} - أي النخبة المثقفة - مما فاقم هجرة الكفاءات من ألمانيا الشرقية لصالح الدول الغربية، بما فيها الولايات المتحدة.

لعبت تدفقات التكنولوجيا من الخارج دورًا هامًا في تطور الولايات المتحدة، لا سيما في أواخر القرن التاسع عشر. وقد ساهمت البيئة الأمنية الأمريكية المواتية في خفض الإنفاق الدفاعي نسبيًا. كما شجعت الحواجز التجارية المرتفعة على تطوير الصناعات التحويلية المحلية وتدفق التكنولوجيات الأجنبية. ^{[ 17 ]}

خلال القرن التاسع عشر، كانت بريطانيا وفرنسا وألمانيا في طليعة الأفكار الجديدة في العلوم والرياضيات. ^{[ 18 ] [ 19 ]} ولكن إذا تأخرت الولايات المتحدة في صياغة النظريات، فقد برعت في استخدامها لحل المشكلات: العلوم التطبيقية . نشأ هذا التقليد من رحم الضرورة. ولأن الأمريكيين كانوا يعيشون بعيدًا عن منابع العلوم والصناعة الغربية، فقد اضطروا في كثير من الأحيان إلى ابتكار طرقهم الخاصة في إنجاز الأمور. وعندما جمع الأمريكيون بين المعرفة النظرية و" براعة اليانكي "، كانت النتيجة تدفقًا من الاختراعات المهمة. ومن بين المخترعين الأمريكيين العظماء روبرت فولتون (مخترع السفينة البخارية )؛ وصموئيل مورس ( مخترع التلغراف )؛ وإيلي ويتني ( مخترع محلج القطن )؛ وسيروس مكورميك ( مخترع الحصادة )؛ وتوماس ألفا إديسون ، الذي يُنسب إليه أكثر من ألف اختراع. وقد طوّر مختبره البحثي الفونوغراف ، وأول مصباح كهربائي طويل الأمد ، وأول كاميرا سينمائية عملية . ^{[ 20 ]}

لم يكن إديسون دائمًا السبّاق في ابتكار تطبيق علمي، لكنه كان غالبًا من يُحوّل الفكرة إلى واقع عملي. فعلى سبيل المثال، صنع المهندس البريطاني جوزيف سوان مصباحًا كهربائيًا متوهجًا عام 1860، أي قبل إديسون بنحو 20 عامًا. إلا أن مصابيح إديسون كانت تدوم لفترة أطول بكثير من مصابيح سوان، وكان بالإمكان تشغيلها وإطفاؤها بشكل فردي، بينما كانت مصابيح سوان تُستخدم فقط في نظام يُشغّل أو يُطفأ فيه عدة مصابيح في الوقت نفسه. بعد تطويره للمصباح الكهربائي، واصل إديسون تطوير أنظمة توليد الكهرباء . وفي غضون 30 عامًا، أدخلت اختراعاته الإضاءة الكهربائية إلى ملايين المنازل.

من أبرز تطبيقات الأفكار العلمية في الاستخدامات العملية ابتكار الأخوين ويلبر وأورفيل رايت . ففي تسعينيات القرن التاسع عشر، انبهر الأخوان بتجارب الطائرات الشراعية الألمانية ، وبدآ بحثهما الخاص في مبادئ الطيران. وبدمج المعرفة العلمية والمهارات الميكانيكية، بنى الأخوان رايت عدة طائرات شراعية وحلّقا بها . ثم في 17 ديسمبر 1903، نجحا في أول رحلة طيران مستدامة ومتحكم بها لطائرة أثقل من الهواء . ^{[ 21 ]} وقد ساهمت شركتا السيارات، رانسوم إي. أولدز ( أولدزموبيل ) وهنري فورد ( شركة فورد للسيارات )، في نشر خط التجميع في أوائل القرن العشرين. ودفع صعود الفاشية والنازية في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين العديد من العلماء الأوروبيين، مثل ألبرت أينشتاين وإنريكو فيرمي وجون فون نيومان ، إلى الهجرة إلى الولايات المتحدة. ^{[ 22 ]}

كان اختراع أمريكي لم يحظَ باهتمام يُذكر عام 1947 بمثابة الشرارة التي أطلقت عصر المعلومات . ففي ذلك العام، استند جون باردين ، وويليام شوكلي ، ووالتر براتين من مختبرات بيل إلى مبادئ متطورة للغاية في فيزياء الكم لاختراع الترانزستور ، وهو عنصر أساسي في جميع الأجهزة الإلكترونية الحديثة تقريبًا ، مما أدى إلى تطوير المعالجات الدقيقة ، والبرمجيات، وأجهزة الكمبيوتر الشخصية، والإنترنت. ^{[ 23 ]} ونتيجة لذلك، تتفوق أجهزة الكمبيوتر بحجم الكتب اليوم على أجهزة الكمبيوتر بحجم الغرف في ستينيات القرن الماضي ، وشهدت حياة الناس ثورة حقيقية في أساليب عملهم، ودراستهم، وإدارة أعمالهم، وانخراطهم في البحث العلمي. كان للحرب العالمية الثانية أثر بالغ على تطور العلوم والتكنولوجيا في الولايات المتحدة. فقبل الحرب، لم تكن الحكومة الفيدرالية مسؤولة بشكل أساسي عن دعم التطور العلمي. وخلال الحرب، نشأت علاقة تعاون جديدة بين الحكومة الفيدرالية والعلماء. وبعد الحرب، أصبحت الحكومة الفيدرالية هي الجهة الرئيسية الداعمة للعلوم والتكنولوجيا. وفي السنوات اللاحقة، دعمت الحكومة الفيدرالية إنشاء نظام وطني حديث للعلوم والتكنولوجيا، مما جعل أمريكا رائدة عالميًا في مجال العلوم والتكنولوجيا. ^{[ 24 ]}

يعود جزء من تفوق أمريكا في الماضي والحاضر في العلوم التطبيقية إلى ميزانيتها الضخمة للبحث والتطوير، والتي بلغت 401.6 مليار دولار في عام 2009، أي أكثر من ضعف ميزانية الصين البالغة 154.1 مليار دولار، وأكثر من 25% من ميزانية الاتحاد الأوروبي البالغة 297.9 مليار دولار. ^{[ 25 ]}

يُعدّ تسخير الطاقة النووية أحد أبرز إنجازات التكنولوجيا الأمريكية وأكثرها إثارة للجدل . وقد طوّر علماء من دول عديدة المفاهيم التي أدت إلى انشطار الذرة، إلا أن تحويل هذه الأفكار إلى واقع الانشطار النووي تحقق في الولايات المتحدة في أوائل أربعينيات القرن العشرين، بفضل جهود العديد من الأمريكيين، فضلاً عن الدعم الكبير الذي وفّره تدفق المثقفين الأوروبيين الفارين من الصراع المتصاعد الذي أشعله أدولف هتلر وبنيتو موسوليني في أوروبا.

خلال هذه السنوات الحاسمة، هاجر عدد من أبرز العلماء الأوروبيين، ولا سيما الفيزيائيين، إلى الولايات المتحدة، حيث أنجزوا معظم أعمالهم العلمية الهامة؛ ومن بينهم هانز بيته ، وألبرت أينشتاين ، وإنريكو فيرمي ، وليو زيلارد ، وإدوارد تيلر ، وفيليكس بلوخ ، وإميليو سيغري ، وجون فون نيومان ، ويوجين ويغنر ، وغيرهم الكثير. وبذل الأكاديميون الأمريكيون جهودًا حثيثة لتوفير فرص عمل لزملائهم الأوروبيين في المختبرات والجامعات.

بعد أن نجح علماء الفيزياء الألمان في شطر نواة اليورانيوم عام 1938، استنتج عدد من العلماء أن التفاعل النووي المتسلسل ممكن وفعّال. وحذّرت رسالة أينشتاين-سيلارد إلى الرئيس فرانكلين روزفلت من أن هذا الإنجاز سيُمكّن من بناء "قنابل بالغة القوة". وقد ألهم هذا التحذير إصدار أمر تنفيذي لدراسة استخدام اليورانيوم كسلاح، وهو الأمر الذي تم تجاوزه لاحقًا خلال الحرب العالمية الثانية بمشروع مانهاتن، وهو الجهد الكامل للحلفاء ليكونوا أول من يصنع قنبلة ذرية . وقد أثمر المشروع عندما تم تفجير أول قنبلة من هذا النوع في نيو مكسيكو في 16 يوليو 1945.

أدى تطوير القنبلة واستخدامها ضد اليابان في أغسطس 1945 إلى بدء العصر الذري ، وهو عصرٌ ساد فيه القلق بشأن أسلحة الدمار الشامل، واستمر هذا القلق طوال فترة الحرب الباردة وصولاً إلى جهود مكافحة الانتشار النووي الحالية. ومع ذلك، فقد تميز العصر الذري أيضاً بالاستخدامات السلمية للطاقة النووية ، كما هو الحال في التقدم المحرز في مجال الطاقة النووية والطب النووي .

مع إنتاج القنبلة الذرية، دشّنت الحرب العالمية الثانية حقبة عُرفت باسم " العلوم الكبرى "، تميزت بزيادة الدعم الحكومي للبحوث العلمية. وبرزت أهمية الدول المتقدمة علميًا وتكنولوجيًا بشكلٍ جليّ خلال الحرب، وفي الحرب الباردة التي تلتها، باتت أهمية القوة العلمية، حتى في تطبيقات زمن السلم، أمرًا بالغ الأهمية بحيث لم يعد بإمكان الحكومة تركه للجمعيات الخيرية والقطاع الخاص وحدهما. وقد دفع هذا الإنفاق المتزايد على البحث العلمي والتعليم الولايات المتحدة إلى طليعة المجتمع العلمي الدولي، وهو إنجازٌ باهرٌ لدولةٍ كانت قبل بضعة عقود فقط تُرسل طلابها الأكثر تميزًا إلى أوروبا لتلقي تعليمٍ علميٍّ مُعمّق.

بدأ تشغيل أول محطة طاقة نووية تجارية في الولايات المتحدة في ولاية إلينوي عام 1956. في ذلك الوقت، بدا مستقبل الطاقة النووية في الولايات المتحدة واعدًا. لكن المعارضين انتقدوا سلامة محطات الطاقة النووية وتساءلوا عما إذا كان بالإمكان ضمان التخلص الآمن من النفايات النووية . وفي عام 1979، أدى حادث في محطة ثري مايل آيلاند في ولاية بنسلفانيا إلى نفور العديد من الأمريكيين من الطاقة النووية. ارتفعت تكلفة بناء محطات الطاقة النووية، وبدأت مصادر الطاقة الأخرى الأكثر اقتصادية تبدو أكثر جاذبية. خلال سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، أُلغيت خطط بناء العديد من محطات الطاقة النووية، ولا يزال مستقبل الطاقة النووية في الولايات المتحدة غير واضح المعالم.

في غضون ذلك، يجري العلماء الأمريكيون تجارب على مصادر الطاقة المتجددة الأخرى ، بما في ذلك الطاقة الشمسية . ورغم أن توليد الطاقة الشمسية لا يزال غير مجدٍ اقتصادياً في معظم أنحاء الولايات المتحدة، إلا أن التطورات الأخيرة قد تجعله أكثر جدوى اقتصادية.

على مدى السنوات الثمانين الماضية، لعبت الولايات المتحدة دورًا محوريًا في التطورات الأساسية في مجال الاتصالات والتكنولوجيا. فعلى سبيل المثال، قادت مختبرات بيل التابعة لشركة AT&T الثورة التكنولوجية الأمريكية بسلسلة من الاختراعات، بما في ذلك أول صمام ثنائي باعث للضوء ( LED ) عملي، والترانزستور ، ولغة البرمجة C ، ونظام تشغيل الحاسوب يونكس . ^{[ 26 ]} وساهم معهد SRI الدولي ومركز أبحاث زيروكس بارك في وادي السيليكون في نشأة صناعة الحواسيب الشخصية، بينما مولت وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) ووكالة ناسا تطوير شبكة أربانت والإنترنت. ^{[ 27 ]}

كان هيرمان هوليريث مهندسًا في العشرين من عمره فقط عندما أدرك الحاجة إلى طريقة أفضل للحكومة الأمريكية لإجراء تعدادها السكاني، فشرع في تطوير آلات جدولة كهروميكانيكية لهذا الغرض. وكان الأثر الإجمالي للتغييرات العديدة التي طرأت على تعداد عام 1880 - من زيادة عدد السكان، وتنوع البيانات المطلوب جمعها، وعدد موظفي مكتب الإحصاء، ومواعيد النشر، واستخدام آلات الجدولة الكهروميكانيكية التي ابتكرها هوليريث - هو تقليص الوقت اللازم لمعالجة التعداد من ثماني سنوات لتعداد عام 1880 إلى ست سنوات لتعداد عام 1890. ^{[ 28 ]} وكانت هذه بداية انطلاقة شركة آلات الجدولة . وبحلول ستينيات القرن العشرين ، تغير اسم الشركة إلى شركة آلات الأعمال الدولية (IBM)، وسيطرت IBM على مجال الحوسبة التجارية. ^{[ 29 ]} وقد أحدثت IBM ثورة في هذا المجال بإصدارها أول عائلة شاملة من أجهزة الكمبيوتر ( System/360 ). تسبب ذلك في اندماج العديد من منافسيها أو إفلاسهم، مما عزز هيمنة شركة IBM. ^{[ 30 ]} تشتهر IBM باختراعاتها العديدة، مثل القرص المرن الذي طُرح عام 1971، ومنتجات نقاط البيع في المتاجر الكبرى، وجهاز IBM 3614 لمعالجة معاملات المستهلكين الذي طُرح عام 1973، وهو شكل مبكر من أجهزة الصراف الآلي الحالية . ^{[ 31 ]}

في عام 1983، كان هاتف DynaTAC 8000x أول هاتف محمول يدوي متوفر تجارياً. ومن عام 1983 إلى عام 2014، ارتفع عدد اشتراكات الهواتف المحمولة في جميع أنحاء العالم إلى أكثر من سبعة مليارات اشتراك؛ وهو ما يكفي لتوفير هاتف لكل شخص على وجه الأرض. ^{[ 32 ]}

خلال الحرب الباردة، أدى التنافس على امتلاك قدرات صاروخية فائقة إلى سباق الفضاء بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي. ^{[ 33 ] [ 34 ]} كان الأمريكي روبرت غودارد من أوائل العلماء الذين أجروا تجارب على أنظمة دفع الصواريخ. في مختبره الصغير في ووستر، ماساتشوستس ، عمل غودارد على الأكسجين السائل والبنزين لدفع الصواريخ إلى الغلاف الجوي ، وفي عام 1926 نجح في إطلاق أول صاروخ يعمل بالوقود السائل في العالم، والذي وصل إلى ارتفاع 12.5 مترًا. ^{[ 35 ]} على مدى السنوات العشر التالية، حققت صواريخ غودارد ارتفاعات متواضعة تقارب كيلومترين، وازداد الاهتمام بعلم الصواريخ في الولايات المتحدة وبريطانيا وألمانيا والاتحاد السوفيتي. ^{[ 36 ]}

مع تقدم قوات الحلفاء خلال الحرب العالمية الثانية، سعت كل من القوات الأمريكية والروسية إلى استقطاب كبار العلماء الألمان الذين يمكن ضمهم إلى صفوفها . وبرزت بشكل خاص الجهود الأمريكية لإعادة تكنولوجيا الصواريخ الألمانية في عملية مشبك الورق ، واستقدام عالم الصواريخ الألماني فيرنر فون براون (الذي ترأس لاحقًا مركزًا تابعًا لوكالة ناسا ).

وفرت الصواريخ غير القابلة للاستهلاك وسيلة لإطلاق الأقمار الصناعية ، بالإضافة إلى المركبات الفضائية المأهولة . في عام 1957، أطلق الاتحاد السوفيتي أول قمر صناعي، سبوتنيك 1 ، وتبعته الولايات المتحدة بإطلاق إكسبلورر 1 في عام 1958. أُجريت أولى الرحلات الفضائية المأهولة في أوائل عام 1961، أولاً بواسطة رائد الفضاء السوفيتي يوري غاغارين ، ثم بواسطة رائد الفضاء الأمريكي آلان شيبارد .

منذ تلك الخطوات الأولى المترددة، وصولاً إلى هبوط أبولو 11 على سطح القمر ومكوك الفضاء القابل لإعادة الاستخدام جزئياً ، قدم برنامج الفضاء الأمريكي عرضاً مذهلاً للعلوم التطبيقية. تنقل أقمار الاتصالات بيانات الحاسوب والمكالمات الهاتفية والبث الإذاعي والتلفزيوني. وتوفر أقمار الأرصاد الجوية البيانات اللازمة للإنذار المبكر بالعواصف الشديدة. كما طورت الولايات المتحدة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وهو نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية الأبرز في العالم . ^{[ 37 ]} وبدأت المجسات بين الكواكب والتلسكوبات الفضائية عصراً ذهبياً لعلوم الكواكب ، وساهمت في تطوير مجموعة واسعة من الأعمال الفلكية.

في 20 أبريل 2021، أنتجت مركبة MOXIE الأكسجين من ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي للمريخ باستخدام التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب ، في أول تجربة لاستخراج مورد طبيعي من كوكب آخر للاستخدام البشري. ^{[ 38 ]} وفي عام 2025، احتلت الولايات المتحدة المرتبة الثالثة في مؤشر الابتكار العالمي . ^{[ 39 ] [ 40 ]}

كما هو الحال في الفيزياء والكيمياء، هيمن الأمريكيون على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب منذ الحرب العالمية الثانية. وقد كان القطاع الخاص محورًا رئيسيًا للبحوث الطبية الحيوية في الولايات المتحدة ، ولعب دورًا أساسيًا في هذا الإنجاز.

يُذكر موريس هيلمان ، عالم الفيروسات الأمريكي الشهير ، لتطويره أكثر من 40 لقاحًا ، مسجلًا بذلك إنجازًا بارزًا في مجال الطب. وقد ساهم في ابتكار لقاحات ضد الإنفلونزا الآسيوية عام 1957، التي تفشت في مقاطعة قويتشو ، وإنفلونزا هونغ كونغ عام 1968، حيث شارك في تحضير وتوزيع جرعات اللقاح التي أنقذت العالم. كما ابتكر لقاحات ضد الحصبة ، والنكاف ، والتهاب الكبد الوبائي أ ، والتهاب الكبد الوبائي ب ، وجدري الماء ، وبكتيريا النيسرية السحائية ، والمكورات الرئوية ، والمستدمية النزلية . وقد مُنح وسام الخدمة المتميزة من الجيش الأمريكي تقديرًا لجهوده الجليلة..

في عام 2000، موّلت الشركات الربحية 57% من الأبحاث الطبية في الولايات المتحدة، بينما موّلت المنظمات الخاصة غير الربحية، مثل معهد هوارد هيوز الطبي، 7%، وموّلت المعاهد الوطنية للصحة (NIH)، الممولة من الضرائب، 36% من الأبحاث الطبية في الولايات المتحدة. ^{[ 41 ]} ومع ذلك، بحلول عام 2003، لم تُموّل المعاهد الوطنية للصحة سوى 28% من الأبحاث الطبية؛ في حين ارتفع التمويل من قِبل القطاع الخاص بنسبة 102% خلال الفترة من 1994 إلى 2003. ^{[ 42 ]}

تتألف معاهد الصحة الوطنية الأمريكية (NIH) من 24 معهدًا منفصلاً في بيثيسدا، ميريلاند . يهدف بحث معاهد الصحة الوطنية إلى اكتساب المعرفة التي تُسهم في الوقاية من الأمراض والإعاقات، والكشف عنها، وتشخيصها، وعلاجها. وفي أي وقت، تدعم منح معاهد الصحة الوطنية أبحاث حوالي 35,000 باحث رئيسي. وقد حقق خمسة فائزين بجائزة نوبل اكتشافاتهم المتميزة في مختبرات معاهد الصحة الوطنية.

ساهمت أبحاث المعاهد الوطنية للصحة في تحقيق العديد من الإنجازات الطبية. فعلى سبيل المثال، انخفضت الوفيات الناجمة عن أمراض القلب ، السبب الرئيسي للوفاة في الولايات المتحدة، بنسبة 41% بين عامي 1971 و1991. كما انخفض معدل الوفيات الناجمة عن السكتات الدماغية بنسبة 59% خلال الفترة نفسها. وبين عامي 1991 و1995، انخفض معدل الوفيات الناجمة عن السرطان بنسبة 3% تقريبًا، وهو أول انخفاض مستمر منذ بدء تسجيل البيانات الوطنية في ثلاثينيات القرن الماضي. واليوم، يُشفى أكثر من 70% من الأطفال المصابين بالسرطان.

بفضل دعم المعاهد الوطنية للصحة، أحدثت أبحاث علم الوراثة الجزيئية وعلم الجينوم ثورة في العلوم الطبية الحيوية . ففي ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي، أجرى الباحثون أول تجربة للعلاج الجيني على البشر، وأصبحوا الآن قادرين على تحديد مواقع العديد من الجينات في الجينوم البشري ، والتعرف عليها، ووصف وظائفها .

تساهم الأبحاث التي تجريها الجامعات والمستشفيات والشركات في تحسين تشخيص الأمراض وعلاجها. فعلى سبيل المثال، مولت المعاهد الوطنية للصحة الأبحاث الأساسية حول متلازمة نقص المناعة المكتسب (الإيدز)، ولكن العديد من الأدوية المستخدمة لعلاج هذا المرض قد طُورت في مختبرات صناعة الأدوية الأمريكية ؛ وتخضع هذه الأدوية حاليًا للاختبار في مراكز الأبحاث في جميع أنحاء البلاد.

• السياسة العلمية للولايات المتحدة
• البحوث الطبية الحيوية في الولايات المتحدة
• التاريخ التكنولوجي والصناعي للولايات المتحدة
• الجدول الزمني للاختراعات الأمريكية
• التسلسل الزمني لاكتشافات الولايات المتحدة
• قائمة مختبرات البحث والتطوير
• قائمة البرامج المطورة في الجامعات
• قاعة مشاهير المخترعين الوطنيين
• مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة
• التقنيات المنبثقة عن وكالة ناسا
• براعة اليانكي