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20世纪上半叶的自然科学史也许可以概括为巨大物质的再扩展和微小物质的再分解。
1918年，哈罗·沙普利宣布地球所在的星系银河系的体积要比人们原先认为的大1O倍；稍后，这个数字稍有减少，估计为2·5万光年乘10万光年。1924年，埃德温·Ｆ·哈布尔证实了其他星系的存在。随着时间的推移，几千年来一直被认为是宇宙中心的地球，以及几百年来实际上一直被当做独一无二的太阳系，被转到了它们所在星系螺旋式分支中的一个外围的位置，而银河系也缩小成仅仅是宇宙数10亿个星系中的一个，这些星系有些距太阳达10亿光年之遥，几乎以光速难以觉察地急速飞旋着。
与此同时，原子——这个曾经一直被看作是不能再缩小的物质形式，此时也被分解成越来越小的微粒。对于这些微粒的活动方式，只有等到人们发现了新的定律才能解释。1896年，托马森发现了电子。接着在1904年拉瑟福德弄清了辐射性分裂的本质，1910年，戈克尔发现了宇宙射线，1913年库利吉发展了Ｘ射线管，博尔制成了行星原子的模型。1924年与1926年间，德布洛格里和施罗丁格宣布了他们在原子理论方面的光波力学理论，海辛格宣布了量子力学。劳伦斯在1930年制造了第一个回旋加速器。1931年泡利提出了中微子的假设，1932年查德威克发现了中子，爱迪生发现了阳电子。1934年弗米开始创制超铀元素。1938年梅特纳·哈恩和斯特拉斯曼宣告了铀原子核分裂的成功。
在这样一个不断扩展的宇宙中，就连其中物质的真实性都在消溶瓦解，人类也由创造万物的独一无二的中心位置转到了与蚂蚁或微生物没多大区别的位置。人类在经济萧条时期难以调节操纵自己的社会体制，以及无力对付处理造成美国大草原中干燥地带的干旱气候，这两件事进一步削弱了人类的重要性。
就这样，有两种力量从不同方向把科幻小说作家的想象力推进到了空间。一是人类地位的削弱要求得到抵消中和——假如人类重要性削弱了，他们就需要有更大的野心，更大的勇气，更强的能力来应付更大的挑战；二是科学在洞察微妙事物方面的巧妙性i暗示了人类有能力掌握这种科学。
自从Ｈ·Ｇ·威尔斯写了《被释放了的世界》（1914）一书以来，有关原子能甚至原子战争的小说就源源不断。现在，随着科学开始解释原子的结构，开始解释辐射过程的本质，这种小说在杂志上发表的频率就越来越高。
有关宇宙飞行的小说在读者中流传的时间比这更长。它起源于卢琦安撰写的《一个真实的故事》（约公元165—175）。这类小说开始更加令人信服地在一些早期的廉价流行冒险小说杂志中发表。去另一个行星或恒星旅行，人们较为喜欢的方法是幻想的外化，也就是伯勒斯作品中的约翰·卡特去火星或吉尔西作品中的贾森·卡罗夫特去天狼星的方法。接着，1928年《离奇故事》连载了埃德蒙·汉密尔顿的《碰撞的恒星》、《惊异故事》刊登了爱德华·埃尔默·史密斯的小说《太空云雀》。当伯勒斯在《金星的海盗》（1934年出版，1932年在杂志中连载）中把卡森·纳比尔送往金星时，用的是太空船（当然，他起初是被送往火星的，但由于月亮使他偏离了航道，结果去了金星）。
这种新类型的故事建于这样一个假定：人类会通过科学和工程征服太空——不是借助精神而是借助机器。一旦进入故事所发生的太空，人类就会征服太阳系，随后扩展到银河系，当然，这会遇到生理上困难以及来自外星的威胁，有时也建立起帝国，进行统治和管辖。
汉密尔顿写了一系列有关恒星议会和星际巡逻队的故事。史密斯（1890－1965）也写了一系列小说（通常更长些）。在他的小说中，善与恶经常为了争夺对宇宙的控制权而交战：最先在《云雀》四部曲中，接着是在以主人公命名的六集连续集《摄影师》中。
史密斯成了科幻迷们最喜欢的宠儿，而在二次大战后出现的科幻迷出版运动，其动机看来主要是想重新印刷史密斯博士的太空剧。譬如说《摄影师》系列就是以《文明史》为书名统一盒装成套，由幻想出版社出版的。但是，有个青年作家，当他还在麻省理工学院读书时就向《惊异故事》投稿，不久就向史密斯提出了挑战，争夺科幻迷们的恩宠。
1930年小约翰·Ｗ·坎贝尔（1910－1971）在《惊异故事》中刊登了两篇小说。有个事实经常为人们所注意，这就是，他的第一篇故事与《惊异故事》杂志的第一期在同一个月诞生，后来他竟与这本杂志紧密相连。这犹如人生中的一个奇怪的巧合。
坎贝尔由于德语没通过被麻省理工学院淘汰。一年后在杜克大学学完了物理方面的学位。在经济大萧条早期的困难岁月里，他为了谋生尝试过各种各样的职业，其中有6个月撰写专题作品，并为卡尔顿·艾利斯编写课文。但他一直坚持着写小说，并每月为《惊异故事》献上一篇天文学方面的系列文章。
在最初的几年里，坎贝尔专写太空剧。到1934年，当他的第一部小说《超级机器》在《惊异故事》连载时，在撰写题材广泛的传奇性文学方面，许多人已把他与史密斯相提并论了。但甚至还没等《超级机器》一书付诸印刷，坎贝尔已开始着手写作另一种形式的故事，少了些狂乱，多了些诗意，更多地关注社会学、心理学和哲学，而不再是天文学和物理学。这些故事在描述科技文化方面更富砚实主义，在处理永恒主题方面则更具浪漫色彩。其中的第一篇《黄昏》是在《超级机器》开始发表前一月以唐·Ａ·斯图亚特的假名，在《惊异故事》上发表的。
接着《黄昏》后，坎贝尔又写了一系列风格和质量相似的故事。到1937年，斯图噩特这个名字（取之于他第一位妻子的婚前姓氏）已比坎贝尔自己的名字更受敏锐的读者们的青睐。《谁去过那里》是科幻小说中的一部经典中篇作品，于1938年出版，署名为斯图亚特。后来，以这篇小说为基础，改编成了一部粗制滥造的电影《物体》（1951）。
然而，当1937年，坎贝尔已受雇于《惊异故事》担任编辑。不到一年，他自己的小说写作生涯实际上已经结束，那时他才28岁。从那时起，他致力于从其他作家那里搜集他想要的科幻小说。作为作家，他标志着科幻小说的一个转变；作为编辑，他最终把科幻小说引向另一个转变。
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