stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
Điện
Sản xuất và ứng dụng > Sản xuất và truyền tải

Bài chi tiết: Sản xuất điện
Xem thêm: Truyền tải điện năng và Nguồn điện thương dụng
Thí nghiệm của Thales với thanh hổ phách là nghiên cứu đầu tiên liên quan đến việc sản xuất ra điện. Dù phương pháp này, còn gọi là hiệu ứng điện ma sát, có thể hút được vật nhẹ và tạo ra tia điện, nhưng nó lại là phương pháp rất ít hiệu quả. Các nguồn điện đáng kể chỉ xuất hiện cho đến tận khi phát minh ra pin Volta vào thế kỷ 18. Pin Volta, và các thế hệ hiện đại của nó, như pin điện, có thể tích trữ được năng lượng hóa học và đáp ứng được những nhu cầu tiêu thụ điện năng của các thiết bị.
Điện năng thường được sản xuất từ các máy phát cơ – điện quay bởi các tuabin hơi được đun nóng từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, hoặc từ nhiệt giải phóng ra từ các lò phản ứng hạt nhân; hoặc từ những nguồn khác như thu cơ năng từ gió hoặc dòng chảy của nước. Tuabin hơi hiện đại đầu tiên được Sir Charles Parsons phát minh ra vào năm 1884. Các máy phát điện ngày nay không giống như máy phát của Faraday chế tạo năm 1831, nhưng cơ sở hoạt động của chúng vẫn dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ đó là khi có một từ trường biến đổi cắt qua giữa hai đầu của một vẫn dẫn thì giữa hai điểm đó sẽ xuất hiện một hiệu điện thế cảm ứng. Điện tạo ra bằng tấm quang năng lại dựa trên một cơ chế khác: bức xạ Mặt Trời được chuyển hóa trực tiếp thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện.
Nhu cầu tiêu thụ điện năng tăng một cách nhanh chóng tại các quốc gia hiện đại có nền kinh tế phát triển. Tại Hoa Kỳ, nhu cầu này tăng 12% trong mỗi năm của ba thập kỷ đầu trong thế kỷ 20, tốc độ tăng trưởng này cũng bằng với mức mà ngày nay các nền kinh tế mới nổi cần phải đáp ứng như Ấn Độ hay Trung Quốc. Về mặt lịch sử, tốc độ tăng trưởng trong nhu cầu tiêu thụ điện năng đã vượt qua mọi nhu cầu tiêu thụ các dạng năng lượng khác.
Vấn đề môi trường liên quan đến sản xuất điện năng đã dẫn đến sự tập trung nghiên cứu và phát triển việc sản xuất điện từ các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng gió và năng lượng Mặt Trời. Trong khi nhiều quốc gia và tổ chức vẫn còn tranh luận về những tác động môi trường từ việc sản xuất điện năng từ các nguồn năng lượng hóa thạch cũng như năng lượng tái sinh, nhưng rõ ràng việc sử dụng năng lượng tái sinh là khá sạch. Ngày nay trong lĩnh vực sản xuất điện năng, năng lượng gió và Mặt Trời đã trở nên tiết kiệm chi phí, giúp đẩy nhanh công cuộc chuyển dịch năng lượng tránh sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Sản xuất và ứng dụng > Truyền tải và dự trữ

Máy biến áp phát minh vào cuối thế kỷ 19 cho phép năng lượng điện được truyền tải đi xa một cách hiệu quả hơn ở mức dòng điện cao thế nhưng với cường độ dòng điện nhỏ. Hiệu suất truyền tải điện năng cao cũng có nghĩa là cho phép điện năng được sản xuất một cách tập trung tại các nhà máy phát điện, mang lại hiệu quả kinh tế, cũng như có thể truyền tại điện đi xa nếu cần thiết.
Năng lượng điện thường không thể dễ dàng tích trữ, do vậy điện năng phải được sản xuất đủ lớn để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ. Cần phải luôn luôn tạo ra một lượng điện năng để duy trì trong lưới điện quốc gia nhằm tránh tổn thất và những tình huống bất ngờ không tránh khỏi. Với việc năng lượng tái tạo biến đổi (năng lượng gió và năng lượng Mặt Trời) chiếm tỷ trọng ngày càng lớn trong lưới điện, việc cân bằng giữa cung và cầu điện năng đang gặp phải nhiều thách thức. Nguồn dự trữ đang đóng vai trò ngày càng lớn trong việc thu hẹp khoảng cách cung–cầu. Có bốn loại công nghệ dự trữ năng lượng, mỗi loại có mức độ sẵn sàng về công nghệ khác nhau: pin (dự trữ điện hóa), dự trữ hóa học (ví dụ như hydro), nhiệt hoặc cơ (ví dụ như thủy điện tích năng).
Sản xuất và ứng dụng > Ứng dụng

Điện là một dạng năng lượng rất thuận tiện cho truyền tải đi xa, và đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Việc phát minh ra bóng đèn sợi đốt trong thập niên 1870 dẫn tới kỹ thuật chiếu sáng trở thành một trong những ứng dụng đầu tiên của năng lượng điện. Mặc dù dòng điện cũng mang lại những nguy hiểm, nhưng các thiết bị điện thay thế cho các lò sưởi hay thiết bị thắp sáng bằng khí gas cũng đã giảm thiểu rất nhiều những nguy hiểm của các thiết bị cũ trong nhà ở và nhà máy. Các tiện ích công cộng đã được thiết lập ở nhiều thành phố nhằm vào thị trường chiếu sáng điện đang phát triển. Vào cuối thế kỷ 20 và trong thời hiện đại, xu hướng đã bắt đầu chuyển sang hướng bãi bỏ quy định các quản lý trong lĩnh vực năng lượng điện.
Hiệu ứng giải phóng nhiệt Joule ứng dụng trong bóng đèn sợi đốt cũng được ứng dụng trực tiếp trong việc sưởi bằng điện. Trong khi việc giải phóng nhiệt là không thể tránh khỏi và có thể kiểm soát, dưới góc độ khác có thể coi hiệu ứng này lại gây ra sự lãng phí điện năng, do đa số các nhà máy phát điện đều đòi hỏi nhiệt năng để sản xuất ra điện. Tại một số nước, như Đan Mạch, đã có các đạo luật nhằm giới hạn hoặc ngăn cấm việc sử dụng điện để sưởi ấm trong các tòa nhà xây mới. Điện cũng là một nguồn năng lượng thiết thực cho sưởi ấm và làm lạnh, trong đó điều hòa không khí và máy bơm nhiệt thể hiện sự tăng nhu cầu tiêu thụ điện cho hai mục đích này, ảnh hưởng đến các công ty cung cấp điện năng ngày càng có nghĩa vụ phải đáp ứng. Điện khí hóa dự kiến sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình giảm thiểu carbon của các ngành phụ thuộc vào việc đốt nhiên liệu hóa thạch trực tiếp, chẳng hạn như giao thông (sử dụng xe chạy điện) và sưởi ấm (sử dụng máy bơm nhiệt).
Các hiệu ứng điện từ học được ứng dụng rõ ràng nhất là trong động cơ điện, với hiệu suất hoạt động và thân thiện với môi trường hơn các động cơ truyền thống. Một động cơ cố định như cái tời có thể dễ dàng được cung cấp điện, nhưng một động cơ di chuyển chung với vật sử dụng nó, ví dụ như xe chạy điện, là cần thiết để mang theo một nguồn điện cung cấp đủ lâu như pin, hoặc để thu dòng điện từ một tiếp điểm trượt chẳng hạn như máy vẽ truyền. Phương tiện chạy bằng điện đã được ứng dụng trong giao thông công cộng, bao gồm xe buýt điện và tàu điện ngầm, cùng với xe chạy điện năng lượng pin sở hữu cá nhân.
Một trong những ứng dụng sớm nhất của điện đó là viễn thông, như điện tín, khi ngành này đi vào hoạt động thương mại vào năm 1837 bởi Cooke và Wheatstone. Với việc xây dựng hệ thống điện tín xuyên lục địa đầu tiên, và sau đó là hệ thống điện tín xuyên đại dương trong thập niên 1860, điện đã cho phép con người liên lạc được với nhau chỉ trong vòng vài phút trên phạm vi toàn cầu. Công nghệ sợi quang học và vệ tinh viễn thông đã dẫn thay thế hệ thống điện tín cũ, nhưng điện vẫn giữ vai trò quan trọng trong lĩnh vực thông tin ngày nay.
Các thiết bị điện tử ngày nay sử dụng transistor, được coi là một trong những sáng chế quan trọng nhất của thế kỷ 20, và là một thành phần cơ bản trong các mạch điện tử hiện đại. Ngày nay, một mạch tích hợp có thể chứa tới vài tỷ transitor trong phạm vi vài centimét vuông.
Điện trong tự nhiên > Hiệu ứng sinh lý học

Bài chi tiết: Điện giật
Khi áp một hiệu điện thế vào cơ thể người sẽ có một dòng điện chạy qua các mô tế bào, và tuy mối quan hệ không phải là tuyến tính, với hiệu điện thế lớn hơn thì dòng điện chạy qua cũng lớn hơn. Có một ngưỡng giới hạn cho con người có thể cảm nhận dòng điện chạy qua cơ thể, mà ngưỡng này phụ thuộc vào tần số và đường đi của dòng điện. Ngưỡng này nằm trong khoảng 0,1 mA đến 1 mA đối với điện dân dụng, mặc dù những dòng cỡ microamp vẫn có thể phát hiện ra thông qua hiệu ứng điện rung (electrovibration) dưới những điều kiện cụ thể. Khi dòng điện đủ lớn nó sẽ gây ra sự co cơ, co cơ sợi (fibrillation) của tim, và bỏng da. Do không có bất kỳ một dấu hiệu rõ ràng nào cho thấy một vật dẫn (dây điện) đang có điện (ngoại trừ các đèn báo...) khiến cho việc điện hở là một mối nguy hiểm. Sự đau đớn gây ra bởi điện giật là rất lớn, do đó mà có những nơi sử dụng điện trong các phương thức tra tấn và có thể gây chết. Một số tiểu bang của Hoa Kỳ vẫn còn áp dụng tử hình bằng điện giật, mặc dù hình thức này đã trở nên hiếm gặp vào cuối thế kỷ 20.
Một số ít người được cho là có khả năng đặc biệt như cơ thể tự phát ra điện, không cảm thấy gì khi có dòng điện chạy qua, gây ảnh hưởng đến sinh hoạt bình thường của họ cũng như sự hiếu kỳ của xã hội, mặc dù hiện tượng trên có thể được giải thích một cách hợp lý dưới góc nhìn khoa học.
Điện trong tự nhiên > Hiệu ứng điện trong tự nhiên

Điện không phải là phát minh của loài người và có thể quan sát ở nhiều dạng khác nhau trong tự nhiên, điển hình là sét. Nhiều tương tác quen biết ở tầm vĩ mô, như chạm, ma sát hay liên kết hóa học là tương tác giữa các điện trường trên quy mô nguyên tử. Từ trường Trái Đất có nguồn gốc từ cơ chế thủy từ bởi dòng điện chạy qua lõi hành tinh. Có những tinh thể như thạch anh, hay thậm chí đường, khi tác dụng một ngoại lực lên chúng thì sẽ xuất hiện một hiệu điện thế giữa hai bề mặt. Hiện tượng áp điện này do hai nhà khoa học Pierre và Jacques Curie phát hiện ra vào năm 1880. Hiệu ứng này có tính tương hỗ, tức là khi vật liệu áp điện chịu tác dụng của một điện trường ngoài thì hình dạng của nó sẽ chịu sự thay đổi nhỏ.
Một số loài, như cá mập, có khả năng phát hiện và đáp ứng lại sự thay đổi điện trường, hiện tượng tiếp điện (electroreception), trong khi những loại khác có thể tự phát ra điện (electrogenic) dùng để săn mồi hoặc phòng vệ. Bộ Cá chình điện, mà hay gặp là cá chình điện, phát hiện hoặc phóng điện vào con mồi thông qua các tế bào cơ sửa đổi gọi là electrocytes. Hệ thống thần kinh của mọi động vật truyền thông tin giữa các màng tế bào bằng xung điện gọi là thế tác động (action potential), với chức năng trong hệ thần kinh là giao tiếp giữa các nơron và cơ. Khi có điện giật sẽ làm kích thích hệ thống này làm cho cơ co lại. Thế tác động cũng xuất hiện ở một số loài thực vật trong hoạt động điều phối giữa các thực vật với nhau.
Trong văn hóa

Theo giai thoại, năm 1850, chính trị gia người Anh William Gladstone hỏi nhà khoa học Michael Faraday vì sao điện lại có giá trị. Faraday trả lời: "Một ngày nào đó, thưa ngài, ngài có thể đánh thuế nó." Tuy nhiên, theo Snopes, "giai thoại này nên được coi là ngụy tạo bởi vì nó không được đề cập trong bất kỳ ghi chép nào (thư, báo hoặc tự truyện) của Faraday hoặc những người cùng thời với ông và chỉ xuất hiện rất lâu sau khi Faraday qua đời".
Trong thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, điện chưa phải là một phần thiết yếu và có mặt trong đời sống thường ngày của đa số mọi người, ngay cả ở những nước công nghiệp phương Tây. Văn hóa đại chúng thời đó thường minh họa nó như là một hiện tượng bí ẩn, có thể cướp đi mạng sống, khôi phục lại sự sống hoặc làm biến đổi các định luật trong tự nhiên. Quan điểm này bắt đầu từ thí nghiệm năm 1771 của Luigi Galvani với chân của những con ếch đã chết có thể động đậy được khi có dòng điện chạy qua nó. "Sự tái sinh" hoặc phụ hồi cái chết của một người đã được công bố trong các tài liệu y học ngay sau thí nghiệm của Galvani. Những kết quả này đã được Mary Shelley đưa vào tiểu thuyết Frankenstein (1819), mặc dù bà không đặt tên cho các phương pháp tái sinh các quái vật trong tiểu thuyết này. Các quái vật tái sinh đã xuất hiện trong nhiều phim kinh dị và khoa học viễn tưởng sau này.
Khi xã hội bắt đầu quen với việc điện trở thành phần cốt lõi trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai, những người sử dụng điện thường được nhìn nhận theo hướng tích cực hơn, chẳng hạn như các công nhân "làm chết những ngón tay ở đầu găng tay khi họ cắt và nối lại những sợi dây sống" trong bài thơ Sons of Martha của Rudyard Kipling năm 1907. Các thiết bị và xe chạy điện nhanh chóng được miêu tả trong các tiểu thuyết như của Jules Verne và trong sách về Tom Swift. Các nhà khoa học và kỹ thuật nghiên cứu về điện thời đó như Thomas Edison, Charles Steinmetz hay Nikola Tesla được công chúng coi như là những pháp sư về năng lượng.
Khi điện mất đi tính lạ thường và trở nên quá quen thuộc đối với con người trong nửa cuối thế kỷ 20, văn hóa đại chúng chỉ thật sự chú ý đến nó khi nó ngừng chạy, một sự kiện thường gây ra các thiệt hại lớn về kinh tế. Những người giữ cho dòng điện luôn chạy, chẳng hạn như nhân vật chính không tên trong ca khúc "Wichita Lineman" (1968) của Jimmy Webb, vẫn thường được xem là hình tượng anh hùng, tựa như pháp sư.
Các đại lượng vật lý

Điện tích Q (C)
Cường độ dòng điện I (A)
Hiệu điện thế U (V)
Điện trở R (Ω)
Công suất: P (W), Q (var), S (VA)
Công W: WP, WQ, WS
Tiến hóa
Lịch sử tư tưởng tiến hóa > Thời cổ đại

Nguồn gốc của đề xuất rằng một loại động vật có tổ tiên từ một loại động vật khác thuộc về vài triết gia Hy Lạp tiền-Socrates đầu tiên, như Anaximander và Empedocles Những đề xuất như này đã tồn tại đến tận thời đại La Mã. Nhà thơ và triết gia La Mã Lucretius đã theo đuổi quan điểm của Empedocles thông qua kiệt tác của mình là De rerum natura (Về bản chất của Vạn Vật).
Lịch sử tư tưởng tiến hóa > Thời Trung Cổ

Đối lập với những quan điểm duy vật này, Aristotle xem toàn bộ sự vật tự nhiên, như là những sự hiện thực hóa bất toàn của những khả năng tự nhiên cố hữu khác nhau, được biết tới dưới tên "dạng". Đây là một phần trong triết lý mục đích luận (teleology) của ông về tự nhiên trong đó mọi vật có một vai trò định trước để thực hiện những mệnh lệnh vũ trụ thần thánh.  Những biến thể của tư tưởng này của Aristotle đã trở thành hiểu biết cơ bản của thời Trung Cổ, và được lồng ghép vào nền giáo dục Thiên Chúa giáo, nhưng Aristotle không đòi hỏi những sinh vật sống thực tế phải tương ứng một-một với các dạng siêu hình chính xác nào, và đưa ra các ví dụ cụ thể về cách các loại sinh vật mới có thể xuất hiện.
Lịch sử tư tưởng tiến hóa > Tiền Darwin

Vào thế kỷ 17, phương pháp mới của khoa học hiện đại đã từ bỏ cách tiếp cận của Aristotle, và tìm cách giải thích cho các hiện tượng tự nhiên bằng các định luật khoa học trong lĩnh vực vật lý giống nhau cho mọi vật hữu hình mà không cần phải giả thiết bất kì những loại tự nhiên cố hữu nào, hay bất kỳ trật tự vũ trụ thần thánh nào. Nhưng cách tiếp cận mới này bắt rễ chậm chạp trong ngành sinh vật học-một lĩnh vực trở thành pháo đài cuối cùng của quan niệm về những loại tự nhiên cố hữu. John Ray sử dụng một trong những thuật ngữ từng phổ biến trước đây cho các loại tự nhiên cố hữu, "loài" (species), để áp dụng cho các loại động vật và thực vật, nhưng không giống Aristotle ông xác định chặt chẽ mỗi loại sinh vật là một loài, và đề xuất rằng mỗi loài có thể được xác định bằng những đặc điểm không đổi của chúng qua các thế hệ. Hệ thống phân loại sinh học được Carolus Linnaeus đề ra năm 1735 cũng xem các loài là cố hữu theo một kế hoạch của thần thánh.
Các nhà tự nhiên học khác ở thời đó suy đoán về sự thay đổi tiến hóa của các loài theo thời gian theo những định luật tự nhiên. Vào năm 1751, Pierre Louis Maupertuis đã viết về những biến đổi tự nhiên xảy ra thông qua quá trình sinh sản và tích lũy qua nhiều thế hệ để sinh ra loài mới. Georges Louis Leclerc, Bá tước xứ Buffon đề xuất rằng các loài có thể suy thoái thành những sinh vật khác nhau, và Erasmus Darwin gợi ý rằng tất cả các động vật máu nóng có thể bắt nguồn từ chỉ một loài vi sinh vật (hay các "vi sợi"). Sơ đồ tiến hóa chính thức đầu tiên là lý thuyết "tiến hóa biến đổi" (transmutation) của Lamarck vào năm 1809, nêu ra rằng các thế hệ đồng thời liên tục tạo ra những dạng sống đơn giản đã phát triển mức độ phức tạp lớn hơn qua những nhánh song song với một cường độ tiến triển không đổi, và rằng ở cấp độ cục bộ những nhánh này thích nghi với môi trường bằng cách thừa hưởng những thay đổi gây ra bởi việc sử dụng hay không dùng đến những tập tính ở cha mẹ. (Quá trình thứ hai sau đó được gọi là thuyết Lamarck.) Những ý tưởng này bị các nhà tự nhiên học có uy tín đương thời phê phán, xem là một phỏng đoán thiếu những chứng cớ thực tế. Đặc biệt, Georges Cuvier còn nhấn mạnh rằng các loài là cố hữu và không có quan hệ họ hàng giữa các loài, những sự tương đồng giữa chúng chỉ phản ánh sự sáng tạo của thần thánh vì những lý do mang tính chức năng của bộ phận đó. Cùng thời gian đó, các ý tưởng của Ray về sự sáng tạo nhân từ được William Paley phát triển thành một quyển sách mang tên Natural Theology or Evidences of the Existence and Attributes of the Deity (Thần học tự nhiên hoặc bằng chứng về sự tồn tại và thuộc tính của các vị thần) được xuất bản năm 1802 đề xuất những sự thích nghi phức tạp như bằng chứng về sự sáng tạo thần thánh đã khiến Charles Darwin ngưỡng mộ.
Lịch sử tư tưởng tiến hóa > Cuộc cách mạng của Darwin

Sự đột phá có tính phê phán khỏi quan niệm về những loài cố hữu khởi đầu với học thuyết tiến hóa thông qua con đường chọn lọc tự nhiên, do Charles Darwin hệ thống hóa lần đầu tiên bằng cách sử dụng thuật ngữ sự biến thiên của quần thể. Darwin đã sử dụng câu "truyền lại kèm với sự biến đổi" hơn là "tiến hóa". Một phần chịu ảnh hưởng từ cuốn Khảo luận về nguyên lý dân số (An Essay on the Principle of Population) được xuất bản năm 1798 của Thomas Robert Malthus, Darwin nhận xét rằng sự phát triển quần thể có thể dẫn tới một "cuộc vật lộn để sinh tồn" trong đó những biến dị phù hợp sẽ thắng thế trong khi những biến dị không phù hợp sẽ bị loại bỏ. Trong mỗi thế hệ, nhiều con non không thể sống sót tới tuổi sinh sản bởi nguồn tài nguyên hạn chế. Điều này có thể giải thích sự đa dạng động thực vật từ một tổ tiên chung thông qua sự vận hành của các quy luật tự nhiên theo cùng cách cho mọi sinh vật sống. Darwin đã phát triển lý thuyết của ông về "chọn lọc tự nhiên" từ 1838 và đang viết nên "cuốn sách đồ sộ" của mình về vấn đề này lúc Alfred Russel Wallace gửi cho ông một học thuyết tương tự năm 1858. Cả hai người đã trình bày những bài viết độc lập của mình cho Hiệp hội Linnean ở Luân Đôn.
Vào cuối năm 1859, Darwin công bố "bản tóm tắt" bằng cách sử dụng Nguồn gốc các loài giải thích chi tiết về chọn lọc tự nhiên theo cách đã khiến cho thuyết tiến hóa được chấp nhận ngày càng rộng rãi thay thế cho các lý thuyết tiến hóa khác. Thomas Henry Huxley đã áp dụng những ý tưởng của Darwin vào con người, sử dụng cổ sinh vật học và giải phẫu học so sánh để cung cấp những bằng chứng mạnh mẽ rằng con người và vượn có một tổ tiên chung. Một số người cảm thấy khó chịu với điều này bởi nó hàm ý rằng con người không hề có một vị trí đặc biệt trong vũ trụ.
Lịch sử tư tưởng tiến hóa > Giả thuyết mầm và di truyền

Các cơ chế chính xác của khả năng di truyền qua sinh sản và nguồn gốc của những tính trạng mới khi đó vẫn còn là một bí ẩn. Đáp ứng giới hạn đó, Darwin đã phát triển một lý thuyết có tính tạm thời là giả thuyết mầm (pangenesis, hay giả thuyết pangen). Năm 1865 Gregor Mendel đã chỉ ra những tính trạng được di truyền theo một cách có thể tiên đoán được thông qua sự phân loại và phân ly độc lập các yếu tố (về sau được gọi là gen). Các định luật di truyền Mendel về sau đã thế chỗ hầu hết giả thuyết mầm của Darwin. August Weismann đã tiến một bước quan trọng khi phân biệt các tế bào sinh sản (trứng, tinh trùng) với tế bào sinh dưỡng, và vạch ra rằng di truyền chỉ xảy ra trong các tế bào sinh sản mà thôi. Hugo de Vries liên hệ giả thuyết mầm của Darwin với sự phân biệt sinh sản/sinh dưỡng của Weismann và đề xuất rằng các mầm sống (pangen) của Darwin tập trung trong nhân tế bào và khi biểu hiện chúng có thể di chuyển vào tế bào chất để thay đổi cấu trúc tế bào. De Vries cũng là một trong những nhà nghiên cứu truyền bá rộng rãi công trình của Mendel, tin rằng các tính trạng của Mendel tương ứng với sự chuyển dịch các biến dị di truyền thông qua tế bào sinh sản. Để giải thích cách các biến thể mới phát sinh, De Vries phát triển một lý thuyết đột biến dẫn đến sự chia rẽ đương thời giữa những người chấp nhận tiến hóa Darwin và những nhà sinh trắc học đồng tình với De Vries. Vào những năm của thập niên 1930, những nhà tiên phong trong lĩnh vực di truyền học quần thể, như J.B.S. Haldane, Sewall Wright và Ronald Fisher đã xây dựng nền tảng về tiến hóa đi theo triết lý của thống kê mạnh. Những mâu thuẫn giữa thuyết Darwin, đột biến di truyền và di truyền Mendel nhờ đó được hòa giải.
Lịch sử tư tưởng tiến hóa > Thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại

Bài chi tiết: Thuyết tiến hoá tổng hợp
Trong những thập niên 1920 và 1930 có một sự kết hợp thuyết chọn lọc tự nhiên của Darwin, lý thuyết đột biến và di truyền Mendel cùng thành tựu di truyền học quần thể vào một lý thuyết thống nhất đã hình thành nên thuyết tiến hoá tổng hợp hiện đại và áp dụng chung nó cho tất cả các nhánh của sinh học. Học thuyết tiến hoá tổng hợp hiện đại này đã giải thích những mô hình quan sát các loài trong các quần thể, thông qua các hóa thạch trung gian trong cổ sinh vật học, và cả các cơ chế phức tạp của tế bào trong sinh học phát triển. Việc James D. Watson và Francis Crick với sự đóng góp của Rosalind Franklin công bố cấu trúc DNA năm 1953 đã chứng minh cơ sở vật lý cho di truyền. Sinh học phân tử đã tăng cường hiểu biết của con người về mối liên hệ giữa kiểu gen và kiểu hình. Các tiến bộ cũng đã đạt được trong phân loại học phát sinh loài hay việc sơ đồ hóa chuyển dịch tính trạng thành một khuôn khổ so sánh và có thể kiểm tra thông qua sự ấn hành và sử dụng các cây tiến hóa. Năm 1973, nhà sinh vật học tiến hóa Theodosius Dobzhansky viết rằng "không gì trong sinh học có ý nghĩa nếu không được xem xét dưới ánh sáng của tiến hóa", bởi vì nó đã rọi sáng những mối quan hệ của những thứ tưởng chừng là những sự kiện rời rạc trong lịch sử tự nhiên vào một tập hợp tri thức diễn giải mạch lạc có thể mô tả và tiên đoán nhiều sự kiện có thể quan sát được về sự sống trên hành tinh này.
Lịch sử tư tưởng tiến hóa > Sự tổng hợp hơn thế nữa

Kể từ đó, thuyết tiến hoá tổng hợp đã mở rộng hơn nữa để giải thích các hiện tượng sinh học trải trên mọi cấp bậc trong tổ chức sinh học, từ gen tới loài. Một trong những sự mở rộng này được biết tới là sinh học phát triển tiến hóa, còn được gọi thân mật là "eco-evo-devo" (viết tắt của "ecology" (sinh thái), "evolution" (tiến hóa) và "development"(phát triển), nhấn mạnh rằng bằng cách nào mà sự biến đổi xảy ra giữa các thế hệ (tiến hóa) có thể tác động lên mô hình của sự biến đổi bên trong cơ thể của từng cá thể sống (sự phát triển). Kể từ thế kỷ 21, nhờ có ánh sáng của những phát hiện gần đây, vài nhà sinh học đã tranh luận về thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại mở rộng, mà sẽ bao gồm kết quả của những phương thức di truyền không phụ thuộc vào gen, như là di truyền học biểu sinh, ảnh hưởng từ trải nghiệm của mẹ, di truyền sinh thái học, thuyết di truyền kép, khả năng tiến hóa.
Biến dị

Biston betularia (bướm bạch dương) trắng đốm đen.
Biston betularia (bướm bạch dương) đen tuyền qua hoá đen công nghiệp.
Bài chi tiết: Biến dị di truyền
Xem thêm thông tin: Đa dạng di truyền và Di truyền học quần thể
Kiểu hình của một cá thể sinh vật là kết quả của cả kiểu gen và ảnh hưởng của môi trường mà nó sống. Một phần chủ yếu của biến dị trong các kiểu hình ở một quần thể là do sự khác biệt giữa các kiểu gen của chúng. Thuyết tiến hoá tổng hợp hiện đại định nghĩa tiến hóa như sự thay đổi theo thời gian sự biến dị di truyền này. Tần số của một alen cụ thể sẽ trở nên hiện diện nhiều hơn hay kém đi so với các dạng khác của gen đó trong quá trình này. Biến dị biến mất khi một alen mới đạt tới điểm tới hạn - là khi hoặc biến mất khỏi quần thể hoặc thay thế hoàn toàn alen gốc.
Chọn lọc tự nhiên chỉ gây ra tiến hóa khi có đủ biến dị di truyền trong một quần thể. Trước khám phá của Mendel về di truyền, một giả thiết từng phổ biến là sự di truyền pha trộn. Nhưng với di truyền pha trộn, biến dị di truyền sẽ bị mất đi nhanh chóng, khiến cho tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên trở thành phi lý. Nguyên lý Hardy-Weinberg cung cấp giải pháp cho cách biến dị duy trì trong quần thể với di truyền Mendel. Theo đó, tần số của các alen (biến dị trong một gen) sẽ không đổi nếu vắng mặt sự chọn lọc, đột biến, di trú và dịch chuyển di truyền.
Những biến dị đến từ đột biến trong vật chất di truyền, sự trộn lại các gen thông qua sinh sản hữu tính và sự di trú giữa các quần thể (dòng gen). Mặc dù những biến dị mới xuất hiện liên tục thông qua đột biến và dòng gen, hầu hết bộ gen của một loài là giống hệt ở mọi cá thể của loài đó. Tuy nhiên, ngay cả những sự khác biệt tương đối nhỏ trong kiểu gen có thể dẫn đến những khác biệt quan trọng trong kiểu hình: chẳng hạn, tinh tinh và người khác nhau chỉ khoảng 5% bộ gen.