导弹的出现是军事科学技术发展的必然结果。第一次世界大战后，随着飞机在军事上的应用，人们开始研究远距离遥控飞机和自动制导炸弹。1926年，美国人哥达斯成功地发射了世界上第一枚液体火箭，并达到了超音速效果。与此同时，德国的一批业余火箭研究者成立了“宇宙航行俱乐部”，专门从事火箭理论与试验的研究。
20世纪30年代，德国法西斯出于侵略战争的需要，成立了庞大的火箭研究中心。在著名的火箭专家冯·布劳恩博士的主持下，经过10年的努力，研究中心在空气动力理论、火箭推进技术、自动控制系统、电子设备、无线电雷达技术和航空材料工艺等方面做了大量工作后，终于在第二次世界大战结束之前的1944年制成了世界上最早的V-1飞航式导弹和V-2弹道式导弹。
当时的法西斯德国为了挽救即将战败的命运，把希望寄托在一两件新式武器上，因此下令大批量生产并使用这种V-2导弹。在1944年9月～1945年3月间，从荷兰和法国海岸，德国法西斯向英国首都伦敦共发射了10800枚V-2导弹。由于V-2导弹能在高空（可达100公里以上的高度）以高速飞行，因此使得英国的所有防空手段都变得毫无用武之地，结果使伦敦遭受了一定的破坏。但也由于当时科技水平有限，V-2导弹的性能还比较落后。1万多枚导弹中仅有一半飞到了目标区，而另一半却在发射过程中形成空中爆炸，也有的因精度不高而中途掉落在英吉利海峡。尽管如此，V-2导弹还是显示出了当时其他武器所不具备的优点——威力大、射程远、飞行时速高，从而引起了各国军事科技部门的高度重视。
德国战败后，美苏两国分别从德国夺得了导弹技术的“战利品”：冯·布劳恩博士被美军俘获，后来成为美国发展火箭与导弹技术的主要人物；苏联则从德国缴获了部分V-2导弹实物。可以说，美苏两国都是在德国研究技术的基础上，开始发展本国的导弹体系的。
从第二次世界大战结束以来，全球弹道导弹的研制经历了四个发展阶段：
20世纪40年代末至50年代末为第一阶段。这一阶段科学家们主要解决弹道导弹的可行性问题。继德国后，美苏两国在此期间先后成功地研制了短、中、远程各种类型的弹道导弹。如美国的“红石”、“丘比特”、“宇宙神”；苏联的“SS-1”、“SS-5”和“SS-6”型弹道导弹等。这一阶段所研制的弹道导弹性能较差，发射准备时间较长，且容易被发现，防护能力较差，生存能力也很低。
20世纪50年代末至60年代中期为第二阶段。这一阶段科学家们主要解决的是提高战略弹道导弹系统在核袭击下的生存力以及进一步提高战略弹道导弹的性能。在此期间，美国出现了利用地下井发射的洲际弹道导弹“大力神Ⅱ”、“民兵Ⅰ”、“民兵Ⅱ”以及潜射导弹“北极星A1”、“北极星A2”等。苏联也相应装备了洲际弹道导弹和潜射导弹。这一阶段所研制的弹道导弹有效地提高了生存能力，缩短了发射准备时间，提高了命中精度。
20世纪60年代中期至70年代末为第三阶段。这一阶段科学家们主要解决了弹道导弹的突防问题。由此出现了集束多弹头导弹和分导式多弹头导弹，这些导弹都带有突防装置。此外，通过加固地下井的研究，进一步提高了导弹的生存能力。这一阶段洲际弹道导弹的命中精度已达到0.185公里以内。
20世纪80年代以后，全球战略弹道导弹的研制工作进入了一个新的发展阶段。这一阶段总的发展趋势是进一步提高导弹的进攻能力、生存能力、突防能力和战略性能；大力研制全导式多弹头导弹；广泛实行导弹研制的固体化和机动化。
原子弹的发明
第二次世界大战爆发前夕，流亡到美国的匈牙利物理学家西拉德，得知德国正在加紧研究核裂变的链式反应，并禁止被占领的捷克出口铀矿石，就马上意识到德国可能正在研制原子弹。要是让希特勒这样的战争狂人拥有了原子弹，那人类的未来将不堪设想。
西拉德马上和其他两位物理学家找到了阿尔伯特·爱因斯坦，希望他凭借自己的威望给美国总统写信，说服美国政府尽快开始原子弹的研制工作。爱因斯坦很赞同他们的看法，欣然在西拉德草拟的信上签了名，并委托罗斯福总统的朋友和顾问亚历山大·萨克斯将这封3位科学家联名签署的请求信转交给罗斯福总统。信中针对德国研究链式反应的情况，3位科学家一致提出“美国政府应该和研究链式反应的美国物理学家们保持经常的联系”。
据说罗斯福总统一开始并没有在意此事，只说了一句“这倒是个有意思的想法，不过现在政府没有精力考虑这个事情”。萨克斯看到总统无意支持此事，很是着急，一夜都在想如何才能说服罗斯福。次日，在与罗斯福共进早餐时，萨克斯说了这样一席话：“在拿破仑执政时代，一个年轻的美国发明家富尔顿来到了这位法国皇帝面前，建议建立一支由蒸汽机舰艇组成的舰队。他说这样的舰队，无论在什么天气下都能在英国登陆。军舰没有帆能走吗？这对于那个伟大的科西嘉人（指拿破仑）来说简直是不可思议的，因此他竟把富尔顿赶了出去。根据英国历史学家阿克顿爵士的点评，这可以说是由于敌人缺乏见识而使英国得以幸免的一个著名的例子。如果当时拿破仑稍稍动一动脑筋，再慎重考虑一下，那么19世纪的历史进程也许完全会是另外一个样子。”这个故事果然打动了罗斯福总统。他立即叫来了随从，下令通知政府有关机构组成一个铀咨询委员会。
1941年12月6日，也就是日本偷袭珍珠港的前一天，美国政府正式决定，实施制造原子武器的计划。这项计划因其第一总部的所在地而被命名为“曼哈顿工程”。美国著名的理论物理学家罗伯特·奥本海默和陆军准将莱斯利·格罗夫斯成为领导这个开辟了人类原子时代巨大工程的搭档。格罗夫斯准将此前曾负责在极短时间里建成五角大楼的建设工程，虽然并不十分明确这项“曼哈顿工程”的性质和意义，但他被告知：“如果你的工作做对了，就将会赢得战争。”现在正要求他运用自己出色的工程协调能力来协调10万名工作人员、13个州的37处设施及12所大学的实验室的工作；奥本海默博士则负责科学上的领导，率领几千名高级研究人员来到了新墨西哥州洛斯阿拉莫斯附近的一个用围墙围起来的秘密基地里。
因躲避法西斯迫害而逃亡到美国并定居下来的意大利杰出的核物理学家恩里科·费米也加入到了“曼哈顿工程”。他曾在芝加哥大学领导建造了美国第一个原子能反应堆，为原子弹的研制提供了大量有用的数据。但制造核弹还存在着许多技术方面的困难，最主要的问题是铀的提纯问题。当时的科研人员普遍认为，最好的核裂变材料是铀235。但这种铀的天然含量很低，只占0.7%，所以必须用某种方法进行化学分离，以获得高含量的铀235。美国政府决定不惜工本，采用多种方法同时进行试验，以求尽快分离出足够的高纯度铀235。但是，由于分离铀的成本太高，再加上人们后来又发现了一种由铀238嬗变而来的新元素钚239，也是一种良好的核变材料。因此，可以将分离试验中剩下的大量铀238用来制造钚。
1943年，“曼哈顿工程”进入了具体设计阶段。1945年春，3颗原子弹被科学家们造出来了。
1945年7月16日5时30分，在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的沙漠深处，在一声闪耀着令人眩目的光芒的猛烈爆炸声中，“曼哈顿工程”的工作达到了高潮。在一个离地面约10公里的地下观测室里，奥本海默博士看到了世界上第一颗铀原子弹试爆成功后升起的蘑菇云，禁不住默默地慨叹道：“我成了死神，世界的毁灭者。”根据专家测算，这颗原子弹的爆炸威力相当于20000吨TNT炸药。
美国在不到4年的时间里就成功地试制出原子弹，完全取决于两个因素：一是希特勒将一大批极有才华的欧洲核物理学家赶到了美国，为美国聚集了全球实力最强的科学家阵容；二是为了完成“曼哈顿工程”，美国政府投入了巨大的人力和物力：前后共动员了50多万人参与实验，耗费资金22亿美元，占用了全国近1/3的电力。原子弹的研制成功是20世纪在科学协作方面的典型范例。
1945年5月，德国宣布无条件投降后，人们才了解到德国虽然一直在从事原子弹的研制工作，但离真正能制成原子弹还早着呢。他们研制核反应堆的设施屡遭盟军和抵抗组织的破坏，根本无法集中全力制造原子弹。这时，从前建议造原子弹的科学家们又开始呼吁，要求禁止使用核武器。但科学理论一旦变成了现实，科学家们就根本无法改变它的命运了。6月，当初首倡研制原子弹的西拉德等7名科学家又联名给美国国防部长写信，指出原子弹的存在会引起世界各军事强国的核军备竞赛；7月，西拉德又起草了给白宫（美国总统官邸，后成为美国政府的代称）的紧急请愿信……但这一切都无助于事——1945年8月6日和9日，美国政府分别在日本广岛和长崎投下了两颗原子弹。从此，全世界几个军事强国间长达近半个世纪的核军备竞赛开始了！
宇称守恒定律的推翻
我们所处的世界，错综复杂，周围的一切都在瞬息万变。然而变中蕴含着不变，各种不变的东西是什么呢？那就是物质运动的规律。物理学的一个任务就是在“万变”中寻求“不变”，即所谓的“守恒”。
物理学中有许多守恒定律，最熟悉的有能量守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律、电荷守恒定律；在基本粒子世界中还有各种粒子数守恒定律、同位旋守恒定律、宇称守恒定律等等。然而，为什么会有这些守恒定律？哪些守恒定律是“不验自明”的呢？这只有到了20世纪以后，人们在十分坚实的实验基础上才回答了这些问题。
特别的旅行1956年12月24日，美国首都华盛顿下起了一场大雪，风雪使得杜勒斯和国家两个机场关闭，许多来往华盛顿——纽约间的旅客，都拥向华盛顿的联合车站，改乘火车回纽约。
那天夜里，一位身材娇小的中年东方女性，也挤在人群当中，独自一人买票，坐上当晚开往纽约的最后一班火车，她的服装行动举止都没有引起任何人的特别注意。
也许旅客们是应该注意到的，因为与他们同行的这位女士不仅是当时世界物理学界相当出名的一位实验物理学家，而且她的这趟旅行，对于人类科学的历史，也有着特别不同的意义。
她这次带回纽约的实验结果，使得20世纪的物理学进展发生了革命性的大改变。这位女科学家就是吴健雄。
也许有人会知道，吴健雄很早便有“中国居里夫人”的称号。有些专家甚至认为，她对人类物理科学的贡献比居里夫人还大。
吴健雄是1936年到美国的。她在1940年获得博士学位时，在科学研究上的见识和成就，已赢得美国最有盛名的大科学家奥本海默和劳伦斯等人的高度赏识，也正因如此，她居然以一个还未入美国籍的外国人身份，参加了美国最机密的造原子弹的“曼哈顿计划”，而且对计划作出极关键的贡献。
事实上，吴健雄一生一直是潜心原子核物理的研究。在这一领域中，她有许多影响深远的重大成就，她一生中得到了许多除诺贝尔奖之外的大奖，这些由世界一流学术组织和大学颁给的奖章和荣誉学位，可以写成长长的一份记录。此外她还打破美国普林斯顿大学百年传统，在1958年成为头一个获得该校荣誉博士的女性，1975年她再一次打破美国物理学会一向由白种人男性担任会长的传统，成为该学会第一位女性会长。
由于在物理学上的杰出贡献，加上对美国物理学界的深远影响，吴健雄除了被誉为“中国居里夫人”之外，在美国还享有“物理研究的第一女士”、“核子研究的女王”以及“世界最杰出的女性实验物理学家”的称誉。
吴健雄这次带回纽约的实验结果，使1957年成为中国人在人类近代科学进展历史中，具有特殊意义的一年。就在这年，首次有两位华裔科学家以革命性的深邃理论成就，得到了在世界科学上有至高地位的诺贝尔物理奖。这两位物理学家就是目前在美国纽约州立大学石溪分校任教授的杨振宁博士和纽约哥伦比亚大学的教授李政道博士。他们对于长久以来科学家一直深信的一个科学观念——宇称守恒，提出了大胆而革命性的质疑。他们的质疑由于最先得到吴健雄实验结果的明确证明，而成为物理学上的一个新观点。他们两人也因而得到诺贝尔奖的殊荣。
奇异的粒子寻找物质的基本构成物，一直是西方科学的一个主流方向。西方科学由希腊时期起始，就有了物质是由原子构成的说法。最早“原子”这个词，在希腊文中就是“不可分”的意思。这种原子是构成物质最小基本单元的观念，到1911年英国科学家卢瑟福在曼彻斯特大学发现原子中还有原子核以前，一直是科学家深信不疑的。
接着科学家又发现，原子中还有带正电的质子和带负电的电子。起初人们以为，质子和电子都是在原子核里面，后来发现这个想法无法圆满解释一些问题。1932年，英国科学家查德威克发现了不带电的中子，并且确定了在原子核里面只有质子和中子，电子是环绕在原子核外做高速运动的。同一年，美国加州理工学院的科学家安德森，在探测来自太空的宇宙射线的仪器中，看到了一种新的粒子。这是人类从来没有发现过的一种东西，一种“反物质”。
这个粒子是电子的反物质，叫做正电子或正子。前四种粒子即质子、中子、电子、正电子，加上爱因斯坦早在1905年提出以颗粒学说来解释光的一些特性，而得出传送光的粒子——光子，到1932年底，科学家已知的基本粒子，一共有了五种。
到了20世纪60年代，基本粒子的数目增加到几十个之多，这种数目的多少，与科学家对“基本”的定义有关。现在粒子物理学家一般认为的基本粒子，有轻子、夸克和规范玻色子。轻子和夸克各由三个家族组成，规范玻色子则是传送宇宙四种基本作用力的粒子。这种把轻子和夸克当做基本粒子，加上四种基本作用力来解释物质现象的说法，物理学家称之为标准模型。