在20世纪里，美国的科学技术经历了新的重大飞跃，它终于成了世界上科学技术的领头羊 。美国人取得这样的地位，与他们对科学的认识发生重要变化是分不开的 。换言之，如果他们对科学的认识停留在爱迪生时代的水平上，那么美国在科学上只能做一个二流的国家，因为爱迪生的一系列发明创造，其理论基础主要是欧洲人奠定的 。实际上，19世纪末，随着国力日益强盛，讲究实用主义的美国人的思想发生了某种质的飞跃，他们讲实用，但开始重新认识理论的意义 。
早在19世纪后期，欧洲的一些重大科学成就传入美国后，在美国引起了极大的震动 。19世纪末，英国物理学家廷德尔和生物学家赫胥黎数次到美国宣讲热力学、能量守恒、进化论和一度十分流行的社会达尔文主义 。“一时报刊上大量刊登介绍这些成就的文章，使美国有文化教养的一代人极为震动 。过去长期被英国诗歌和小说占领的美国人的头脑渐渐为英国的科学所取代 。”
一些大学开始重新审视自己对科学的态度，加强科学教育，其中影响最大的是刚刚成立的约翰·霍普金斯大学的经验 。1876年就任校长的吉尔曼（Gilman）明确提出：“最好的教员是自由的，有竞争能力，并且愿意进行开创性的研究”；“鼓励研究的目的，不是为了实际的结果，而是为了科学本身发展的缘故” 。在这样的气氛中，新一代的科学研究人才出现了，如获1907年诺贝尔物理学奖的米切尔森 。
然而，要改变一个国家长期来形成的习惯，并非易事 。1873～1890年间在美国大学中获得博士学位的只有22个人，绝大多数人的博士学位都是在欧洲获得的 。“对于因学术研究而获得的荣誉，美国人认为什么也不值，欧洲人却认为比金钱更重要 。”地质学家和人类学家鲍威尔领导下的地质调查局做出了显著的成绩，获得了法兰西科学院的居维叶奖章 。
但当他们在19世纪80年代中公开展览自己的研究成果时，却遭受了国会议员的批评，说他们不该把地质调查扩大到古生物研究上去，干了一些没有用的工作 。海军方面也对海岸调查提出批评，认为他们没有必要长期精心测量地球表面的曲度，还说海员并不需要了解海岸上每一个突出点和每一个明显的标志 。此类批评说明了美国人根深蒂固的“实用”的习惯，他们不喜欢理论的思维和研究工作 。
正是鉴于这种现象，1883年，任美国科学促进会（AAAS）副主席和美国科学院（NAS）院士的罗兰发表了一次言词激烈的演说：“这个国家必须创造物理科学，而不是把电报、电灯等方便生活的东西称之为科学……发明一般新的、好吃的食物的厨师在一定程度上有益于世界，但我们不能把他夸大为化学家 。”他还说当时美国约400所高等院校中，几乎没有一所称得上是大学，它们只是“一群蚊子，而不是鹰” 。以鲍威尔为代表的科学家们则坚决抵制上述种种批评，并说明他们的工作都是有实际目的的 。
通过这些斗争，基础科学的地位在美国慢慢得到了确立 。19世纪末和20世纪初，在美国本土毕业的博士人数增加很快，到欧洲攻读博士学位的人逐渐减少 。这时，新兴的大财团对教育和科学研究的兴趣日益增加 。如1891～1910年间，石油大王洛克菲勒向芝加哥大学共捐赠了3500万美元，他除了要求该校坚持思想自由和教师的教学自由外，从不过问自己捐款的去向 。
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