loading物理学与人类文明
身边的物理学
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当人类学会用尖锐的石头来当刀片时，当人类学会钻木取火时，物理学就已经包围着我们。我们不难发现，当步入新的时代以后，我们身边的各种生活用品的制作和使用更是和物理学息息相关，小到手机，MP3,电脑，大到汽车，轮船，飞机，无一不是物理学实践的实体！可以说没有物理学的发展就没有现代文明的发展，也没有今天这舒适的生活，也正是如此，作为未来社会的主人的我们，了解和学习一些物理学知识就显得尤为重要。
试想，如果现在我们这个时代突然没有了电，将会变成怎样？没法打电话，不能上网，晚上看不到光明，也许在某些地方我们连一口热饭，一杯热茶都享受不了????电对我们而言，太重要了，正如水对鱼儿，人对空气一样的重要！但是，电究竟是什么？它又是如何产生的？为什么我们在穿化纤衣服时会看到静电火花？
原子是有带负电荷的电子和带正电荷的质子以及不带电的中子构成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。当两个不同的物体相互接触并且相互摩擦时，一个物体的电子转移到另一个物体，就因为缺少电子而带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电，物体带上了静电。 在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能。
静电第一大危害就是在一些精密的电子仪器中，要特别防止静电产生，因为当大量电荷聚集在一起时会形成很高的电压，在放电时有可能击穿某些元件，造成不可修复的损坏，同时还会产生电磁干扰，影响仪器正常工作及其精度。在飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，如果不采取措施，将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作，使飞机变成聋子和瞎子；在印刷厂里，纸页之间的静电会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带来麻烦；在制药厂里。由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度；在放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃的薄膜，使图像的清晰程度和亮度降低；就在混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘，也是静电捣的鬼。静电的第二大危害，是有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。漆黑的夜晚，人们脱尼龙、毛料衣服时，会发出火花和“叭叭”的响声，这对人体基本无害。但在手术台上，电火花会引起麻醉剂的爆炸，伤害医生和病人；在煤矿，则会引起瓦斯爆炸，会导致工人死伤，矿井报废。总之，静电危害起因于用电力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸。人们常说，防患于未然，防止产生静电的措施一般都是降低流速和流量，改造起电强烈的工艺环节，采用起电较少的设备材料等。最简单又最可靠的办法是用导线把设备接地，这样可以把电荷引人大地，避免静电积累。细心的乘客大概会发现：在飞机的两侧翼尖及飞机的尾部都装有放电刷，飞机着陆时，为了防止乘客下飞机时被电击，飞机起落架上大都使用特制的接地轮胎或接地线；以泄放掉飞机在空中所产生的静电荷。我们还经常看到油罐车的尾部拖一条铁链，这就是车的接地线。静电对孕妇，宝宝，皮肤，心脏，大脑都会产生不利的影响。适当增加工作环境的湿度，让电荷随时放出，可以有效地消除静电。
虽然静电给我们带来了很多麻烦，但并不能以此认为静电毫无益处。事实上，静电在生产中也有许多利用的地方例如静电除尘（可以消除烟气中的煤尘）、静电喷涂、静电植绒、静电复印（可以迅速、方便的把图书、资料、文件复印下来）、净化空气、精密电子产品生产；电子组装线，微电子生产，光电；医药制造组装线、印刷、包装；细小产品成型，塑料薄膜的剪切，圆圈和覆膜，以及模具产品的脱模等。高压静电还能对白酒生产、酸醋和酱油的陈化有促进作用。陈化后的白酒、酸醋和酱油的品味会更纯正。
阴雨天的雷电现象也与电有密切的关系。雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。空气对流过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主，因此，云的上、下部之间形成一个电位差，当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。一个中等强度闪电的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣，这就是为什么闪电会伴随雷鸣的原因。 带有电荷的云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪并发出声音。闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。每时每刻世界各地大约正有1800个雷电交作在进行中。它们每秒钟约发出600次闪电，其中有100次袭击地球。如果能有一项技术把雷电释放的能量收集起来，将是一个非常可观的数字，可惜，当今科学技术还达不到这样的要求！既然雷电有如此巨大的能量，预防雷电袭击就应该相当注意了，在雷电来临时我们要注意以下几点1.注意关闭门窗，室内人员应远离门窗、水管、煤气管等金属物体2.关闭家用电器，拔掉电源插头，防止雷电从电源线入侵3.在室外时，要及时躲避，不要在空旷的野外停留。在空旷的野外无处躲避时，应尽量寻找低洼之处（如土坑）藏身，或者立即下蹲，降低身体高度4.远离孤立的大树、高塔、电线杆、广告牌5.立即停止室外游泳、划船、钓鱼等水上活动6.如多人共处室外，相互之间不要挤靠，以防雷击中后电流互相传到7.在户外不要使用手机8.雷雨天尽量少洗澡，太阳能热水器用户切忌洗澡。
在人类文明发展的过程中，我们不但灵活的运用了在自然界中存在的物质和物体，同时人类也通过自己的智慧发明了许多自然界中不存在的东西，比如激光器，它广泛的应用于通信，医学以及国防等许多领域，它的发明给人类的现代生活带来了许多方便。
1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。想要产生激光，首先应该有适合工作介质，可以是气体，也可以是液体或者固体，但是这些物质必须得能实现粒子数反转。其次为了使工作介质中出现粒子数反转，必须使用一定的方法激励原子体，使处
于高能级的原子数增加，一般使用气体放电的方法来使电子获得能量去激励介质原子，这种方法称作电激励;也可以用脉冲光来照射工作介质，称作光激励;还有热激励、化学激励。这种现象被形象的称为抽运，为了能不断输出激光，就必须维持高能原子数比低能的原子数多。最后在获得了适合的工作介质和激励源后，就可以实现粒子反转，但是这样产生的激光十分微弱，并不能满足需要，于是人们想到了使用光学谐振腔进行放大。所谓的光学谐振腔就是在激光器的两端面对面放两面放射率很高的平面镜，一面几乎可以反射全部光，另一个部分透射，这样部分激光可以射出，被反射的激光射到工作介质上继续诱发新的受激辐射，就这样光被连续放大。光在谐振腔中来回发射、放大，产生的很强烈的激光就可以从一端输出使用了。
激光有许多用途，比如激光用作热源。激光光束细小 ，且带着巨大的功率，如用透镜聚焦，可将能量集中到微小的面积上，产生巨大的热量。再比如，人们利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工，能够做到在一个针头上钻200个孔；激光也作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段，已在医疗、农业的实际应用上取得了良好效果；激光还测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可测很远的距离，且精度很高。激光也被运用在通信方面。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。激光在受控核聚变中也有用途。将激光射到氘与氚混合体中，激光所带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称为受控核聚。
前面提到激光通信，就不可避免的要说到光纤，也就是光导纤维。光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1到100μm左右。它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经多次全反射，从另一端射出。可以用于通讯传输的设想最早是由前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham提出的，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。
光纤目前多数是由二氧化硅制成的，也就是人们所说的石英光纤。但是随着科学技术的进步，现在又发明了其他类型的光纤，比如多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等，无论是何种类型的光纤，它们工作的原理是相同的——光的全发射。由于激光器的发明，为光纤通信提供了优质的光源，为光纤通信设想的实现提供了坚实的基础。当然，由于应用光纤通讯的许多优势，使得这方面技术得到飞速发展。 首先是光纤传输的带频宽。频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。在VHF频段，载波频率为48．5MHz～300Mhz。带宽约250MHz，只能传输27套电视和几十套调频广播。可见光的频率达100000GHz，比VHF频段高出一百多万倍。尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗，使频带宽度受到影响，但在最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz。其次是损耗低。同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输1.31um的光，每公里损耗在0．35dB这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多，而且更加稳定。
第三就是抗干扰能力强。因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。第四是保真度高。因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引人新的非线性失真。只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。实际测试表明，光纤传输的保真度远高于一般电缆干线系统。随着金属Cu被大量消耗，Cu的价格不断上涨，而石英不会，故随着社会和科学的发展，光纤传输的成本会不断下降。这也是光纤传输的优势之一。但是，因为在实际的制造和使用中，会因为弯曲、挤压、杂质、不均匀、对接等因素以及激光的纯度不够而造成光强度的衰减，这就需要在激光传输一段距离后放大。正是因为它有如此多的优势，使得它在医学，通信，传感器，艺术创造，井下探测等方面有广泛的应用。
物理学与人类的生活息息相关，无论你在何处，无论你在干什么，物理知识的运用总是与你相伴，能够了解和学习一定的物理知识，不仅是个人能力和见识的体现，更是生活的必备工具。在科学领域中，在物理知识的指导下，可以少走许多弯路，少犯错误，这不光可以节约金钱，还可以节约时间、精力。
我们身边有着许许多多的物理知识，但是科学走进21世纪，仍有许多的难题困扰着科学家，期待着人们去探索，去发现。综观世界科学技术发展史，许多科学家的重要发明和发现，都是产生于风华正茂、思想最敏捷的青年时期。这是一条普遍的规律。哥白尼提出日心说时是38岁；牛顿和莱布尼茨发明微积分时分别是22岁和28岁；爱迪生发明留声机时是29岁，发明电灯时是31岁，贝尔发明电话时是29岁；居里夫人发现镭、钍、钋三种元素的放射性时是31岁；爱因斯坦提出狭义相对论时是26岁，提出广义相对论时是37岁；沃森和克里克提DNA双螺旋结构时分别是25岁和37岁??.
“江山代有才人出，各领风骚数百年”。同学们，也许中国的物理诺贝尔奖获得者就出在我们这一代。同学们，努力吧！