Les premières décennies des années 1900 ont vu de nombreuses percées dans les sciences, y compris l'invention de la radio, le tube à vide, la théorie de la relativité et les débuts de la mécanique quantique. L'ère avait pas d'ordinateurs modernes, l'électronique était à ses débuts et le vol spatial était encore un rêve. Les scientifiques de l'époque comptaient sur les mathématiques, les instruments optiques et montres mécaniques.
Optique
Au début des années 1900, l'Institut de Technologie de Californie a construit le télescope réflecteur de 100 pouces au mont Wilson, en Californie. À la fin des années 1920, Edwin Hubble a fait des observations avec ce télescope, ce qui conduit à la conclusion que la Voie lactée était, mais l'une des nombreuses galaxies dans l'univers.
Le travail mathématique de James Clerk Maxwell à la fin des années 1800 sur la nature de la lumière avait des scientifiques se demandant comment la lumière se déplace à travers un vide, car rien ne semblait l'emporter. Certains ont émis l'hypothèse d'une substance invisible, appelé «éther lumineux," imprégnant l'espace. Une expérience impliquant un interféromètre, d'un dispositif optique qui mesure les petites différences dans les longueurs des deux rayons lumineux, a échoué à détecter l'éther. Les scientifiques finalement abandonné l'idée.
Électrique
Au tournant du 20e siècle, l'étude de l'électricité a évolué à partir d'une curiosité scientifique à une discipline d'ingénierie. Les ingénieurs avaient besoin d'instruments précis pour mesurer les courants électriques. Edward Weston a pris la conception d'un instrument appelé un galvanomètre, une aiguille de cadran déplacé par la force magnétique d'une bobine de fil sur un ressort, et en fait, un dispositif pratique fiable qu'il a ensuite produit en masse. instruments électriques tels que le voltmètre, ampèremètre galvanomètre et ouvert la voie à la naissance de la radio et de l'électronique.
Horloges
Les horloges mécaniques ont tenu l'état de l'art pour un chronométrage précis au début des années 1900. Avec les métaux et la connaissance de l'usinage de précision disponible, alors, les horlogers pourraient produire des montres qui étaient exacts à une fraction de seconde par jour. Dans les années 1920, William Hamilton Shortt a développé une horloge avec deux pendula: on travaillait dans un cylindre à vide, l'autre a conduit le mécanisme et les mains de l'horloge. Le pendule dans le vide agit comme une source d'horloge maître, à la correction des erreurs minuscules dans l'autre pendule avec une impulsion électrique. Cette horloge a gardé le temps précis à une seconde par année.
Radiation
Cette époque a vu le développement de nouvelles formes de rayonnement qui ont pénétré les objets solides. William Roentgen a découvert les rayons X en 1895 tout en expérimentant avec des tensions élevées dans des tubes à vide. L'année suivante, Henri Becquerel a constaté que des substances comme l'uranium et le radium ont aussi donné hors des rayons qui sont passés par un matériau solide. En 1909, Hans Geiger, Ernest Marsden et Ernest Rutherford exposés une mince feuille d'or à une forme de rayonnement appelé particules alpha. Ils ont été surpris de constater que la plupart des particules sont allés directement à travers la feuille, bien que certains déviées à un angle. Rutherford a proposé que les atomes d'or ne sont pas solides, au lieu d'être un espace presque vide avec un petit noyau dans le centre.