一、印包領域物理學的應用

根據史料記載：早在公元6～7世紀，我國就發明了雕版印刷，約1048年北宋人畢昇發明了活字印刷，后經絲綢之路傳到歐洲，大約在1448年德國人谷登堡（Gutenberg）首創用鉛合金鑄成活字，并在此基礎上逐步實現了鉛字印刷機械化。15世紀之后，由于中國封建制度的桎梏，阻礙了社會生產力和科學技術的發展，中國印刷技術落后了。鉛活字技術到19世紀才傳到中國。之后，大約歷經了150余年，我國才逐步形成鉛字印刷的工業體系。新中國成立60年來，我國的印刷技術發生了翻天覆地的變化：從鉛排鉛印，到照排膠印，再到數字印刷。正如一位印刷人所說：回望歷史，印刷技術已告別最初的“鉛”與“火”，迎來了“光”與“電”，現已大踏步邁進“0”與“1”的時代。

從發展過程和發展標志來說，印刷技術是源于物理、化學以及其他基礎學科發展的。每一次印刷行業的技術革命，都是由物理、化學以及其他基礎學科的革新所帶來的。隨著印刷技術的不斷發展，還可能要涉及更多物理、化學變化的問題。

1．與力學之間的關系

人類的力學知識最早起源于對自然現象的觀察和在生產勞動中的經驗。人們在建筑、灌溉等勞動中使用杠桿、斜面、汲水等器具都是力學知識在日常生活、生產中的具體應用。

力學在傳統印刷中作用顯著，可以這樣說，在傳統印刷中沒有壓力，就沒有印刷。印刷的傳統定義是：以文字原稿或圖像原稿為依據，利用直接或間接的方法制成印版，再在印版上敷上黏附性色料，在機械壓力的作用下，使印版上一定量的黏附性色料轉移到承印物表面上，從而得到復制成的批量印刷品的技術。從該定義中不難悟出，力學在傳統印刷中的地位和作用。

由于圖文復制技術的不斷發展，已出現了靜電印刷、噴墨印刷等方法。這些新的印刷方法，不一定需要施加壓力，所以人們不再把機械壓力作為印刷的必要條件。

機械運動即力學運動，是指在一段時間內、物體空間位置的變化，包括平動、轉動和形變等，是物質各種運動形態中最簡單、最普遍的一種。例如，地球的轉動、彈簧的伸長和壓縮等都屬于機械運動。

力是物體與物體間的相互作用；物體運動狀態的變化是由這種相互作用引起的。關于力與運動的關系早在古時候人們就通過對日、月運行的觀察和弓箭、車輪等的使用，了解了一些簡單的規律。但是直到歐洲文藝復興以后才逐漸對其有了正確的認識。

在印刷包裝領域承印材料在印刷設備中“運行軌跡”、多色印刷中紙張交接、印刷開機停機以及印刷滾筒之間相對摩擦等都是“運動”在印刷包裝領域中的集中表現。

2．與熱學之間的關系

熱學起源于人類對冷熱現象的探索。由于人類生存在季節交替、氣候變幻的自然界中，冷熱現象是他們最早觀察和認識的自然現象之一。考古工作者發現：大約180萬年前人類已開始使用火，中國戰國時代的鄒衍創立了五行學說，他把金、木、水、火、土稱為“五行”，認為這是萬事萬物的根本。古希臘時期，赫拉克利特提出：火、水、土、氣是自然界的四種獨立元素。這些都是人們對自然界的早期認識。

1714年，華倫海特改良水銀溫度計，定出華氏溫標，建立了溫度測量的一個共同的標準，使熱學走上了實驗科學的道路。經過許多科學家兩百年的努力，直到1912年，能斯特提出熱力學第三定律后，人們對熱的本質才有了正確的認識，并逐步建立起熱學的科學理論。

在印刷包裝領域有關熱學的應用不少，如：為了提高印刷品干燥速度，有的印刷機會裝備有熱風干燥裝置或紅外干燥裝置；印刷車間標準溫度一般設置在20～25℃，溫度過高或過低，不僅影響到印刷材料的印刷適性，而且還會影響到正常印刷作業的進行；為了降低因為高速運轉而導致的高溫，有些印刷機會安裝有冷卻系統，等等，都是熱學的具體應用。

3．與光學之間的關系

人類對于光學的研究可追溯到2000多年前，最初主要是試圖回答“人怎么能看見周圍的物體？”之類問題。大約在公元前400多年，中國的《墨經》中記錄了世界上最早的光學知識，如：陰影的定義和生成、光的直線傳播性和小孔成像、在平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡中物和像之間的關系等。

現代光學分成幾何光學、物理光學和量子光學，已經應用到人們生活、生產的方方面面。幾何光學使用“光線”的概念，運用光的直線傳播、光的折射和光的反射三大定律來描述光在各種媒質中傳播的途徑，它得出的結果通常總是波動光學在某些條件下的近似或極限。物理光學即波動光學，是以光的波動性這一光的本性為出發點來研究光在傳播過程中所發生的現象的學科，研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向異性的媒質中傳播時所表現出的現象。量子光學是以輻射的量子理論研究光的產生、傳輸、檢測及光與物質相互作用的學科。

在印刷包裝領域涉及的是三種研究領域的綜合應用，即“應用光學”，例如，印刷包裝生產作業過程中使用的標準光源、印版制作過程中使用曬版光源等都涉及有關電磁輻射物理量測量的光度學、輻射度學；印刷品再現的顏色效果之所以能夠被觀察者所“領會”，原因在于白光照射到印刷品上，一部分光線被吸收，另一部分光線被反射進入人眼刺激人體視覺器官，形成顏色感覺，總之，這一方面就涉及以正常人眼為接收器，來研究電磁輻射所引起的彩色視覺，及其心理物理量測量的色度學；在印刷品顏色設計領域人們通常選擇暖色調，重紅色，輕藍色；冷色調，重黃色，次藍色，輕紅色；近的暖，遠的冷；近的純，遠的灰；近的鮮明，遠的模糊等一系列的技法都是光學在印刷包裝中的應用。另一方面，印前制版領域中采用激光照排設備、計算機直接制版設備、制版照相機、掃描儀等光路系統都是光學在印刷包裝領域中的具體應用。

4．與聲學之間的關系

聲音是自然界中非常普遍、直觀的現象，人類很早就對聲音有所認識。早在3400多年以前，我國在樂器的制造和樂律學方面就已積累了豐富的知識；國外對聲的研究亦開始得很早，早在公元前500年，畢達哥拉斯就研究了音階與和聲問題。但是，人類對聲學的系統研究則始于17世紀初伽利略對單擺周期和物體振動的研究。17世紀牛頓力學形成，把聲學現象和機械運動統一起來，促進了聲學的發展。1877年英國物理學家瑞利發表巨著《聲學原理》集其大成，使聲學成為物理學中一門嚴謹的相對獨立的分支學科，并由此拉開了現代聲學的序幕。聲音研究原是為聽覺服務的，在理論上，聲學研究聲的產生、傳播和接收；應用上，聲學研究如何獲得悅耳的音響效果，如何避免妨礙健康和影響工作的噪聲，如何提高樂器和電聲儀器的音質，等等。

在印刷包裝領域，聲音研究主要表現在降低噪聲對人體的危害。一般地說，聲壓在30～70分貝之內的噪聲對人體無害，當噪聲超過120分貝時應該戴上聽力保護用具，當噪聲超過140分貝時就可能對人體造成危害。在印刷包裝領域產生噪聲的原因有振動的機器部件、高速運動的流體以及其他功能部件。例如：在卷筒紙折頁機中，其噪聲是由于一些零部件的沖擊運動而引起的，如凸輪、折頁刀及其支架、折頁壓痕滾筒，另外有些噪聲也出自齒輪、軸承和通氣孔等。裝訂廠里的折頁機因為滾筒和高速接觸金屬部件的紙張均為噪聲源，折頁機產生的噪聲可以超過90分貝，當數臺折頁機安裝得很近時產生的噪聲更大。

為了減少印刷包裝企業內噪聲對人體的傷害，生產車間的噪聲應該由專業人員用適當的儀器來測量，必要時可以聘請專家。如果生產車間的噪聲超過90分貝，則應對噪聲情況進行細致的調查。對噪聲進行控制就是在工作環境當中減少干擾，消除有損聽力的各種因素。減小噪聲的基本方法有三個，即從噪聲源上減小噪聲、控制聲場在接收端減小噪聲以及對房間進行聲學處理減少反射的聲波。印刷操作者在印刷作業過程需戴個人護耳用品，這樣做能有效地保護個人不受過多噪聲的干擾。

5．與電學之間的關系

英文“electricity”一詞是從希臘文“琥珀”一詞轉義而來的，而中文“電”則是從雷閃現象中引出來的。人類有關電的記載可追溯到公元前6世紀。早在公元前585年，希臘哲學家泰勒斯已記載了用木塊摩擦過的琥珀能夠吸引碎草等輕小物體，后來又有人發現摩擦過的煤玉也具有吸引輕小物體的能力。

自從18世紀中葉以來，對電的研究逐漸蓬勃發展。1729年，英國的格雷在研究琥珀的電效應是否可傳遞給其他物體時發現導體和絕緣體的區別：金屬可導電，絲綢不導電，并且他第一次使人體帶電。格雷的實驗引起法國迪費的注意。1733年迪費發現絕緣起來的金屬也可摩擦起電，因此他得出所有物體都可摩擦起電的結論。他把玻璃上產生的電叫做“玻璃的”，琥珀上產生的電與樹脂產生的相同，叫做“樹脂的”。他得出：帶相同電的物體互相排斥；帶不同電的物體彼此吸引。1745年，荷蘭萊頓的穆申布魯克發明了能保存電的萊頓瓶。萊頓瓶的發明為電的進一步研究提供了條件，它對電知識的傳播起到了重要的作用。1811年泊松把早先力學中拉普拉斯在萬有引力定律基礎上發展起來的“勢”論用于靜電，發展了靜電學的解析理論。

18世紀后期電學的另一個重要的發展是意大利物理學家伏特發明了電池，1799年，伏特制造了第一個能產生持續電流的化學電池。1822年塞貝克進一步發現，將銅線和一根別種金屬（鉍）線連成回路，并維持兩個接頭的不同溫度，也可獲得微弱而持續的電流，這就是“熱電效應”。經過多年的研究，奧斯特終于在1820年發現電流的磁效應：當電流通過導線時，引起導線近旁的磁針偏轉。電流磁效應的發現開拓了電學研究的新紀元。英國物理學家法拉第從事電磁現象的實驗研究，對電磁學的發展作出極重要的貢獻，其中最重要的貢獻是1831年發現電磁感應現象。

經過多年發展，無論人類生活、科學技術活動以及物質生產活動都已離不開電。在印刷包裝領域也不例外，所有設備的動力均來自于電動力。