物理学与军事武器

物理是一门基础学科。在现代社会，物理学孕育的新技术已经渗透到生活的每一个角落。自20世纪以来，物理学与其他学科的交叉越来越明显和复杂，以至于人们经常忽视科学的根源——物理学的原理。物理学是其他学科的基础，所以物理学的新发现常常会促进相关学科的发展。相反，其他学科的进步也将鼓励物理学家进行更深入的研究。因此，物理学进入军事领域是很自然的。长期以来，物理学在军事科学的应用中占有很大的比重，军事武器的不断发展也在一定程度上推动了物理学的进步。数百年来，曾经出现在科幻作品中的神秘武器，如光学武器、声学武器、电磁波武器和核武器，现在相继出现。现代军事科学知识密度高，综合性强。许多先进的现代军事武器，如红外制导、红外夜视、激光雷达、声纳和核武器，都与物理学的最新成就密切相关。虽然目前这些武器的性能和地位并不完美，人们对这些武器的制造和使用也有更多的疑问和争议，但从本文中可以看出物理学与军事武器的密切关系。

首先，声学武器我们知道声波是可以在固体、液体和气体中传播的机械纵波。人们每天能听到的声音是20-20-20000赫兹频率范围内的声波。目前，次声波(即频率低于20Hz的声波)主要用于军事领域。与可听声波相比，次声波能量衰减慢，隐蔽性好，在介质中传播时不易被敌人察觉。因此，次声接收装置在军事上常用来探测敌人的情况。另一方面，次声波武器也可以直接摧毁敌人的有效力量。那么，它的杀人原理是什么？这涉及到一个重要的物理概念——共振。最初，次声武器利用频率接近人体器官固有频率的次声波与人体器官产生共振，导致器官变形、移位甚至破裂，以达到杀伤的目的。次声武器可大致分为两类:(1)“神经”次声武器。次声频率非常接近人脑的α节律(8-12Hz)，因此次声波作用于人体时会刺激人脑，引起共振，对人的心理和意识会产生一定的影响:轻者感觉不舒服，注意力下降，情绪不稳定，导致头晕和恶心；严重时，会让人精神错乱，精神错乱，哈克晕倒，失去思考能力。(2)“器官型”次声武器。当次声波的频率接近人体内脏的固有频率(4-18Hz)时，会在人体内脏产生强烈的共振。轻度者有肌肉痉挛、全身颤抖和呼吸困难；严重的病例包括血管破裂、内脏损伤，甚至快速死亡。次声波武器的优点是:①突然袭击。次声波在空气中传播速度超过每秒300米，在水中传播速度更快，左右传播速度达到每秒1500米。次声对普通人来说是听不见也看不见的，所以除了传播速度快之外，次声还有很好的隐蔽性。(2)作用距离远。根据物理学原理，声波的频率越低，介质的吸收越小，波的传播距离越远。例如，外壳产生的可听声波由于衰减快，在几公里之外听不到，但它产生的次声波可以到达80公里之外。氢弹产生的快乐声波可以绕地球几次，传播数十万公里。因此，高强度次声武器具有洲际作战能力。③穿透力强。传输介质吸收的低频声波较少，因此次声波具有很强的穿透力。一般来说，声波可以被墙挡住，而实验表明，次声波可以穿透几十米厚的钢筋混凝土。因此，无论敌人是躲在掩体里，还是坐在坦克里，还是深海潜艇里，都很难逃脱次声武器的攻击。(4)次声波在杀死敌人时不会造成环境污染，也不会损坏对方的武器装备。它可以用作战利品。应当指出，次声波武器发射的次声波的强度和方向性仍有待进一步研究，因此，在战争中实际使用的次声波武器很少。据说第一台次声发生器是法国人在1972年发明的。它产生的次声会伤害5公里以外的人。发明人还得出结论，频率为7Hz的次声波会对人体造成致命的打击。据报道，美国军方在干预索马里期间已经尝试了一些音频或声音武器的样本。这些武器能使人的内脏振动，使人晕倒，使人感到恶心，甚至使肠内的粪便液化并保持腹泻。此外，超声波还有许多军事应用。由于海水具有良好的导电性和吸收电磁波的能力，电磁雷达无法探测水下作战目标(如潜艇)的方位和距离。所谓超声波是指一种高频机械波(频率在20千赫兹以上)。它具有能量密度高、方向性好、穿透力强的特点。超声波在空气中衰减很快，但在固体和液体中衰减很少，这与电磁波正好相反。在这种情况下，超声波雷达声纳可以发挥巨大的威力。

其次，激光武器激光是20世纪与原子能、半导体和计算机一起出现的四大发展之一。它的英文全名是光放大，由受激辐射，写为激光，意思是受激辐射光放大器。激光因其方向性强、单色性好、亮度高、相干性好而被广泛应用于军事。激光武器使用激光束直接攻击敌人目标。其主要优点是:(1)速度快，直射，射击精度高。激光束以每秒300，000公里的速度行进，没有任何前进，并且立即击中目标。(2)摧毁能力强。在激光能量高度设置中，任何由固体材料制成的目标都可以被摧毁。(3)灵活，无惯性，无后座力。由于光子的剩余质量为零，激光武器不会产生普通火炮发射时产生的后坐力。激光武器易于快速改变射击方向，可以在短时间内射击多个目标。(4)抗电磁干扰能力强。激光武器有许多种类。根据不同的激光能量，它们可以分为低能激光武器(也称为激光武器或致盲激光武器)和高能激光武器(也称为激光炮)。根据激光的不同类型，它们可以分为固体、气体、化学、困难分子、*电子和x光激光武器等。根据不同的激光位置或运载工具，可分为陆基激光武器、车载激光武器、舰载激光武器、车载激光武器和卫星激光武器。根据用途，它可以分为战术激光武器和战略激光武器。根据激光输出模式的不同，可分为连续激光武器和脉冲激光武器。激光武器是最好的高科技武器之一。它拥有最长的研究时间和最成熟的技术。激光武器的发展将对所有国家的军事战略产生深远的影响。同时，它也是将人类从当前的核恐怖中解放出来的最有希望的武器之一。在目标实际应用之前，激光武器通常与其他武器一起使用，并不能完全取代常规武器。原因是:(1)在大气中使用时，大气对激光能量有严重的衰减作用，空气中的云、雾、雨、雪和烟尘对激光特性影响较大，其范围和功率有限。(2)随着射程的增加，落在目标上的光斑增加，导致目标表面的激光功率密度降低，限制了激光武器的有效射程；(3)热晕和气体击穿会导致激光能量的严重损失，阻碍激光的传播。(热晕是指由于内层和外层的温度不同，大气吸收激光能量并导致光束扩散的现象；气体击穿是指大气吸收激光能量后中性气体被电离的现象。)人眼最敏感的光是波长为0.54微米的绿光。实验表明，射入瞳孔的绿光能量只要达到7× 10-7焦耳，就会灼伤视网膜，能量越高，会造成人眼的永久性失明，严重危及生命。目前，能够暂时或永久致盲目标的致盲激光武器已经在美国出现。

第三，电磁武器电磁波是指空间中迅速变化的电磁场的传播。自从电磁波形成以来，人类就一直生活在电磁波的海洋中。电磁波在军事应用中极其丰富。所谓电子战(也称电子战)是指双方使用特殊的设备和器材在无线电波段产生和接收电磁波，利用电磁波作为武器来阻挡对方发射和接收电磁波信号，并保证自己的发射和接收。电磁波对人体有害。据说美国有人提议设计一种电磁枪，这种枪会“诱发类似癫痫的症状”另一种所谓的“热枪”在电磁波部分使用微波。热枪可以产生战斗效果，将体温升至40.6-41.7摄氏度，使敌人感到不舒服、发烧甚至死亡。从1980年到1983年，一个名叫埃尔登·伯德的美国人在海军陆战队从事非致命电磁武器的研究。他说:“我们正在研究大脑中的生物电活动以及它如何影响这种活动。”他发现动物可以通过使用非常低频率的电磁辐射而陷入昏迷。此外，他还设计了一个磁场反应实验，指出:“这些磁场非常微弱，但结果是不可逆的和非破坏性的。我们可以暂时禁用一个人。”根据中国电磁辐射检测中心两年的跟踪检测，过量的电磁辐射会导致神经衰弱、食欲不振、心悸、胸闷、头晕甚至脑肿胀。到目前为止，电磁武器的发展还远远没有达到实战要求，最大的困难是电磁波的威力。由于电磁场的能量随着距离的增加而迅速减小，因此具有这种能量的光束很难对准相应的目标。这些原因导致电磁武器的研究远远落后于声学和激光武器。

4.核武器将核能引入战场是武器发展史上的一个重要里程碑。核能的第一次军事应用是核武器的诞生。核武器的研究和发展已有近50年的历史。到目前为止，已经生产了几十种核武器。人们通常指核弹、氢弹和中子弹。重核和轻核可以分别通过聚变和裂变反应转化为更稳定的原子核，两者都可以在原子核之间释放巨大的能量。原子弹利用了其中的能量。原子弹的核原料是纯铀235或钚239或铀233。这种原子核在中子轰击下会发生连锁反应。原子弹爆炸产生的高温高压、裂变碎片和各种射线最终形成了冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性污染和电磁脉冲等破坏性因素。它的巨大杀伤力对现代战争的战略和战术产生了巨大影响。氢弹使用氘和氚作为核材料，它的爆炸是氢同位素的聚变反应。氢弹的杀伤和破坏因素与原子弹相同，但它们的威力比原子弹大得多。氢弹爆炸的过程就是原子弹爆炸加上轻核聚变的过程，从而显示出它的重量。中子弹是氢弹小型化的产物，是一种战术核武器。中子弹爆炸产生的冲击波、光辐射和放射性污染的破坏力远不及原子弹和氢弹，但其穿透辐射的破坏力相当大，其能量占40%以上。中子弹爆炸时，会释放出大量高能中子和伽马射线，对人员有杀伤作用。核武器正朝着小型化、高精度和低当量方向发展，这也是现代军事武器的发展趋势:灵活性和机动性。本文从物理学原理应用的角度考虑物理学在军事武器中的应用。武器本身是中性的，没有善恶之分。关键在于谁拿着它，它应该用在什么场合。原子弹的实际应用首先采取了毁灭性杀伤武器的形式:1945年，美国在日本广岛和长崎投下两枚原子弹。这个事实违背了物理学家的初衷。世界著名的物理学家爱因斯坦对此感到震惊。他尽力阻止原子弹的发展和使用，甚至提议建立一个世界性的统治*来控制原子弹和维护世界和平。1953年，爱因斯坦在给一名日本记者的信中写道:“我是一名忠诚的但不是绝对的和平主义者，也就是说，我反对在任何情况下使用武力，但在想要毁灭生命的敌人面前，情况就不同了。”这非常典型地反映了世界上许多物理学家对社会的良知。在地球上使用核武器的后果是不可想象的:核武器会在地球表面造成大面积强烈爆炸，直接干扰大气中的臭氧层，从而导致地球表面传输大量紫外线。地球的生态环境和气候将会产生严重而不可逆转的后果。随着科学技术的发展，武器装备的数量和质量在不断增加和提高。各种核武器的数量已经增加到令人震惊的程度。美国和前苏联的核储备在9-13× 109吨“梯恩梯”当量之间，每个国家都有30，000-40，000枚核弹头。英国、法国、印度和中国也在一定程度上发展了核武器，并具有一定的核反击能力。据估计，全世界核武器的总当量约为25×109吨“梯恩梯”，世界人均当量为5吨“梯恩梯”。一旦核战争爆发，仅现有的核武器就将一次又一次地摧毁地球，无数的城市将化为灰烬。事实上，核战争是一场人类自我毁灭的战争。我们需要的是正义与和平。发展和使用最新现代武器的目的是消除武器和侵略，以维护世界和平和国家和平。历史告诉我们，任何新技术的应用和新武器的出现在开始时确实是强大的。但是随着时间的推移和技术的发展，它总是被更新更好的武器所取代。世界在这样的矛盾中曲折前进。