一、印包領(lǐng)域物理學(xué)的應(yīng)用

根據(jù)史料記載：早在公元6～7世紀(jì)，我國(guó)就發(fā)明了雕版印刷，約1048年北宋人畢昇發(fā)明了活字印刷，后經(jīng)絲綢之路傳到歐洲，大約在1448年德國(guó)人谷登堡（Gutenberg）首創(chuàng)用鉛合金鑄成活字，并在此基礎(chǔ)上逐步實(shí)現(xiàn)了鉛字印刷機(jī)械化。15世紀(jì)之后，由于中國(guó)封建制度的桎梏，阻礙了社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)印刷技術(shù)落后了。鉛活字技術(shù)到19世紀(jì)才傳到中國(guó)。之后，大約歷經(jīng)了150余年，我國(guó)才逐步形成鉛字印刷的工業(yè)體系。新中國(guó)成立60年來(lái)，我國(guó)的印刷技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化：從鉛排鉛印，到照排膠印，再到數(shù)字印刷。正如一位印刷人所說(shuō)：回望歷史，印刷技術(shù)已告別最初的“鉛”與“火”，迎來(lái)了“光”與“電”，現(xiàn)已大踏步邁進(jìn)“0”與“1”的時(shí)代。

從發(fā)展過程和發(fā)展標(biāo)志來(lái)說(shuō)，印刷技術(shù)是源于物理、化學(xué)以及其他基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的。每一次印刷行業(yè)的技術(shù)革命，都是由物理、化學(xué)以及其他基礎(chǔ)學(xué)科的革新所帶來(lái)的。隨著印刷技術(shù)的不斷發(fā)展，還可能要涉及更多物理、化學(xué)變化的問題。

1．與力學(xué)之間的關(guān)系

人類的力學(xué)知識(shí)最早起源于對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和在生產(chǎn)勞動(dòng)中的經(jīng)驗(yàn)。人們?cè)诮ㄖ⒐喔鹊葎趧?dòng)中使用杠桿、斜面、汲水等器具都是力學(xué)知識(shí)在日常生活、生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。

力學(xué)在傳統(tǒng)印刷中作用顯著，可以這樣說(shuō)，在傳統(tǒng)印刷中沒有壓力，就沒有印刷。印刷的傳統(tǒng)定義是：以文字原稿或圖像原稿為依據(jù)，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(jī)械壓力的作用下，使印版上一定量的黏附性色料轉(zhuǎn)移到承印物表面上，從而得到復(fù)制成的批量印刷品的技術(shù)。從該定義中不難悟出，力學(xué)在傳統(tǒng)印刷中的地位和作用。

由于圖文復(fù)制技術(shù)的不斷發(fā)展，已出現(xiàn)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(jī)械壓力作為印刷的必要條件。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)即力學(xué)運(yùn)動(dòng)，是指在一段時(shí)間內(nèi)、物體空間位置的變化，包括平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和形變等，是物質(zhì)各種運(yùn)動(dòng)形態(tài)中最簡(jiǎn)單、最普遍的一種。例如，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)、彈簧的伸長(zhǎng)和壓縮等都屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

力是物體與物體間的相互作用；物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是由這種相互作用引起的。關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系早在古時(shí)候人們就通過對(duì)日、月運(yùn)行的觀察和弓箭、車輪等的使用，了解了一些簡(jiǎn)單的規(guī)律。但是直到歐洲文藝復(fù)興以后才逐漸對(duì)其有了正確的認(rèn)識(shí)。

在印刷包裝領(lǐng)域承印材料在印刷設(shè)備中“運(yùn)行軌跡”、多色印刷中紙張交接、印刷開機(jī)停機(jī)以及印刷滾筒之間相對(duì)摩擦等都是“運(yùn)動(dòng)”在印刷包裝領(lǐng)域中的集中表現(xiàn)。

2．與熱學(xué)之間的關(guān)系

熱學(xué)起源于人類對(duì)冷熱現(xiàn)象的探索。由于人類生存在季節(jié)交替、氣候變幻的自然界中，冷熱現(xiàn)象是他們最早觀察和認(rèn)識(shí)的自然現(xiàn)象之一。考古工作者發(fā)現(xiàn)：大約180萬(wàn)年前人類已開始使用火，中國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的鄒衍創(chuàng)立了五行學(xué)說(shuō)，他把金、木、水、火、土稱為“五行”，認(rèn)為這是萬(wàn)事萬(wàn)物的根本。古希臘時(shí)期，赫拉克利特提出：火、水、土、氣是自然界的四種獨(dú)立元素。這些都是人們對(duì)自然界的早期認(rèn)識(shí)。

1714年，華倫海特改良水銀溫度計(jì)，定出華氏溫標(biāo)，建立了溫度測(cè)量的一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)，使熱學(xué)走上了實(shí)驗(yàn)科學(xué)的道路。經(jīng)過許多科學(xué)家兩百年的努力，直到1912年，能斯特提出熱力學(xué)第三定律后，人們對(duì)熱的本質(zhì)才有了正確的認(rèn)識(shí)，并逐步建立起熱學(xué)的科學(xué)理論。

在印刷包裝領(lǐng)域有關(guān)熱學(xué)的應(yīng)用不少，如：為了提高印刷品干燥速度，有的印刷機(jī)會(huì)裝備有熱風(fēng)干燥裝置或紅外干燥裝置；印刷車間標(biāo)準(zhǔn)溫度一般設(shè)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(huì)影響到正常印刷作業(yè)的進(jìn)行；為了降低因?yàn)楦咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的高溫，有些印刷機(jī)會(huì)安裝有冷卻系統(tǒng)，等等，都是熱學(xué)的具體應(yīng)用。

3．與光學(xué)之間的關(guān)系

人類對(duì)于光學(xué)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(guó)的《墨經(jīng)》中記錄了世界上最早的光學(xué)知識(shí)，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(guān)系等。

現(xiàn)代光學(xué)分成幾何光學(xué)、物理光學(xué)和量子光學(xué)，已經(jīng)應(yīng)用到人們生活、生產(chǎn)的方方面面。幾何光學(xué)使用“光線”的概念，運(yùn)用光的直線傳播、光的折射和光的反射三大定律來(lái)描述光在各種媒質(zhì)中傳播的途徑，它得出的結(jié)果通常總是波動(dòng)光學(xué)在某些條件下的近似或極限。物理光學(xué)即波動(dòng)光學(xué)，是以光的波動(dòng)性這一光的本性為出發(fā)點(diǎn)來(lái)研究光在傳播過程中所發(fā)生的現(xiàn)象的學(xué)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(zhì)中傳播時(shí)所表現(xiàn)出的現(xiàn)象。量子光學(xué)是以輻射的量子理論研究光的產(chǎn)生、傳輸、檢測(cè)及光與物質(zhì)相互作用的學(xué)科。

在印刷包裝領(lǐng)域涉及的是三種研究領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，即“應(yīng)用光學(xué)”，例如，印刷包裝生產(chǎn)作業(yè)過程中使用的標(biāo)準(zhǔn)光源、印版制作過程中使用曬版光源等都涉及有關(guān)電磁輻射物理量測(cè)量的光度學(xué)、輻射度學(xué)；印刷品再現(xiàn)的顏色效果之所以能夠被觀察者所“領(lǐng)會(huì)”，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(jìn)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(lái)研究電磁輻射所引起的彩色視覺，及其心理物理量測(cè)量的色度學(xué)；在印刷品顏色設(shè)計(jì)領(lǐng)域人們通常選擇暖色調(diào)，重紅色，輕藍(lán)色；冷色調(diào)，重黃色，次藍(lán)色，輕紅色；近的暖，遠(yuǎn)的冷；近的純，遠(yuǎn)的灰；近的鮮明，遠(yuǎn)的模糊等一系列的技法都是光學(xué)在印刷包裝中的應(yīng)用。另一方面，印前制版領(lǐng)域中采用激光照排設(shè)備、計(jì)算機(jī)直接制版設(shè)備、制版照相機(jī)、掃描儀等光路系統(tǒng)都是光學(xué)在印刷包裝領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。

4．與聲學(xué)之間的關(guān)系

聲音是自然界中非常普遍、直觀的現(xiàn)象，人類很早就對(duì)聲音有所認(rèn)識(shí)。早在3400多年以前，我國(guó)在樂器的制造和樂律學(xué)方面就已積累了豐富的知識(shí)；國(guó)外對(duì)聲的研究亦開始得很早，早在公元前500年，畢達(dá)哥拉斯就研究了音階與和聲問題。但是，人類對(duì)聲學(xué)的系統(tǒng)研究則始于17世紀(jì)初伽利略對(duì)單擺周期和物體振動(dòng)的研究。17世紀(jì)牛頓力學(xué)形成，把聲學(xué)現(xiàn)象和機(jī)械運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，促進(jìn)了聲學(xué)的發(fā)展。1877年英國(guó)物理學(xué)家瑞利發(fā)表巨著《聲學(xué)原理》集其大成，使聲學(xué)成為物理學(xué)中一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南鄬?duì)獨(dú)立的分支學(xué)科，并由此拉開了現(xiàn)代聲學(xué)的序幕。聲音研究原是為聽覺服務(wù)的，在理論上，聲學(xué)研究聲的產(chǎn)生、傳播和接收；應(yīng)用上，聲學(xué)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(zhì)，等等。

在印刷包裝領(lǐng)域，聲音研究主要表現(xiàn)在降低噪聲對(duì)人體的危害。一般地說(shuō)，聲壓在30～70分貝之內(nèi)的噪聲對(duì)人體無(wú)害，當(dāng)噪聲超過120分貝時(shí)應(yīng)該戴上聽力保護(hù)用具，當(dāng)噪聲超過140分貝時(shí)就可能對(duì)人體造成危害。在印刷包裝領(lǐng)域產(chǎn)生噪聲的原因有振動(dòng)的機(jī)器部件、高速運(yùn)動(dòng)的流體以及其他功能部件。例如：在卷筒紙折頁(yè)機(jī)中，其噪聲是由于一些零部件的沖擊運(yùn)動(dòng)而引起的，如凸輪、折頁(yè)刀及其支架、折頁(yè)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(yè)機(jī)因?yàn)闈L筒和高速接觸金屬部件的紙張均為噪聲源，折頁(yè)機(jī)產(chǎn)生的噪聲可以超過90分貝，當(dāng)數(shù)臺(tái)折頁(yè)機(jī)安裝得很近時(shí)產(chǎn)生的噪聲更大。

為了減少印刷包裝企業(yè)內(nèi)噪聲對(duì)人體的傷害，生產(chǎn)車間的噪聲應(yīng)該由專業(yè)人員用適當(dāng)?shù)膬x器來(lái)測(cè)量，必要時(shí)可以聘請(qǐng)專家。如果生產(chǎn)車間的噪聲超過90分貝，則應(yīng)對(duì)噪聲情況進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查。對(duì)噪聲進(jìn)行控制就是在工作環(huán)境當(dāng)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(gè)，即從噪聲源上減小噪聲、控制聲場(chǎng)在接收端減小噪聲以及對(duì)房間進(jìn)行聲學(xué)處理減少反射的聲波。印刷操作者在印刷作業(yè)過程需戴個(gè)人護(hù)耳用品，這樣做能有效地保護(hù)個(gè)人不受過多噪聲的干擾。

5．與電學(xué)之間的關(guān)系

英文“electricity”一詞是從希臘文“琥珀”一詞轉(zhuǎn)義而來(lái)的，而中文“電”則是從雷閃現(xiàn)象中引出來(lái)的。人類有關(guān)電的記載可追溯到公元前6世紀(jì)。早在公元前585年，希臘哲學(xué)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(lái)又有人發(fā)現(xiàn)摩擦過的煤玉也具有吸引輕小物體的能力。

自從18世紀(jì)中葉以來(lái)，對(duì)電的研究逐漸蓬勃發(fā)展。1729年，英國(guó)的格雷在研究琥珀的電效應(yīng)是否可傳遞給其他物體時(shí)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)別：金屬可導(dǎo)電，絲綢不導(dǎo)電，并且他第一次使人體帶電。格雷的實(shí)驗(yàn)引起法國(guó)迪費(fèi)的注意。1733年迪費(fèi)發(fā)現(xiàn)絕緣起來(lái)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(jié)論。他把玻璃上產(chǎn)生的電叫做“玻璃的”，琥珀上產(chǎn)生的電與樹脂產(chǎn)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(fā)明了能保存電的萊頓瓶。萊頓瓶的發(fā)明為電的進(jìn)一步研究提供了條件，它對(duì)電知識(shí)的傳播起到了重要的作用。1811年泊松把早先力學(xué)中拉普拉斯在萬(wàn)有引力定律基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的“勢(shì)”論用于靜電，發(fā)展了靜電學(xué)的解析理論。

18世紀(jì)后期電學(xué)的另一個(gè)重要的發(fā)展是意大利物理學(xué)家伏特發(fā)明了電池，1799年，伏特制造了第一個(gè)能產(chǎn)生持續(xù)電流的化學(xué)電池。1822年塞貝克進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，將銅線和一根別種金屬（鉍）線連成回路，并維持兩個(gè)接頭的不同溫度，也可獲得微弱而持續(xù)的電流，這就是“熱電效應(yīng)”。經(jīng)過多年的研究，奧斯特終于在1820年發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)：當(dāng)電流通過導(dǎo)線時(shí)，引起導(dǎo)線近旁的磁針偏轉(zhuǎn)。電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)開拓了電學(xué)研究的新紀(jì)元。英國(guó)物理學(xué)家法拉第從事電磁現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)電磁學(xué)的發(fā)展作出極重要的貢獻(xiàn)，其中最重要的貢獻(xiàn)是1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

經(jīng)過多年發(fā)展，無(wú)論人類生活、科學(xué)技術(shù)活動(dòng)以及物質(zhì)生產(chǎn)活動(dòng)都已離不開電。在印刷包裝領(lǐng)域也不例外，所有設(shè)備的動(dòng)力均來(lái)自于電動(dòng)力。