人类历史上最有用的发明，出自哪些民族之手？

看过网易一则文章《人类历史上最有用的发明，此刻就攥在你的手里》，说的是美国《时代周刊》与美国高通公司进行的一项调查，曾对十个国家，超过一万名受访者进行了全方位的询问，认为大多数人都骄傲于我们身处的时代。当被问到世界上最具创造性的时代时，始于上世纪八十年代的数字革命时代吸引了40%的投票；而从1957年苏联第一颗人造卫星升空至今的太空时代也吸引了19%的票数，这意味着有近乎60%的人认为我们今天所处的时代是人类历史上最具创造性的时代。然而，我应该改一改这个题目：人类历史上最有用的发明，出自哪些民族之手？

为什么欧美国家的人不喜欢调查自己国家值得骄傲的那些发明有多少呢？而只关心“人类走出一大步”。而狭隘自私又无所作为的我们，却总爱张口就说，我们民族对世界做出的多少多少成就。欧美国家的人最重视的是，发明的项目达到何种高处，发明者是谁？而我们最重视最关心的是，某项发明会不会为国家增光、民族自豪，领导骄傲，至于发明者是谁，并不重要，或许当时提一提名字，之后不久就都被国人忘记了，更不会为他们塑立雕像、永久纪念。正因为如此，那就更加不会有杰出人才横空出世了。

为什么太空时代和数字革命时代会吸引60%人的投票，因为那都是尖端科技下的伟大成果。因为这些伟大成果的基础都离不开电磁波的发现——一般人很难察觉到的那些看不见，听不到，摸不着的自然力或不可见的光物质。频率是电磁波的重要特性。电磁辐射由低频率到高频率，主要分为：工频电磁波、无线电波（分为长波、中波、短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。以无线电的波长最长，宇宙射线（x射线、伽马射线和波长更短的射线）的波长最短。

人眼可接收到的电磁波，称为可见光（波长380~780nm），在此波长范围之外都是不能被肉眼所观察到的。电磁辐射量与温度有关，通常高于绝对零度的物质或粒子都有电磁辐射，温度越高辐射量越大，但大多不能被肉眼观察到。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。所以我要说，真正了不起的民族是发现那些电磁波的民族！

电磁波首先是由英国物理学家、数学家、经典电动力学的创始人詹姆斯·麦克斯韦(1831?1879)于1865年预测出来，而后由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年至1888年间在实验中证实存在。麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。麦克斯韦推导出电磁波方程，一种波动方程，这清楚地显示出电场和磁场的波动本质。因为电磁波方程预测的电磁波速度与光速的测量值相等。之后，1898年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。

电磁波，是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态，电磁波不依靠介质传播，同频率的电磁波，在不同介质中的速度不同。不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播，若同一种介质是不均匀的，电磁波在其中的折射率是不一样的，在这样的介质中是沿曲线传播的。通过不同介质时，会发生折射、反射、衍射、散射及吸收等等。在真空中的传播速度等同于光速(大约每秒30万千米)。

电磁波具有能量，是一种物质，电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，变化的电场会产生磁场（即电流会产生磁场），变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。

电磁波频率低时，主要借由有形的导电体才能传递。原因是在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去；电磁波频率高时即可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到和煦阳光的光与热，这就好比是“电磁辐射借由辐射现象传递能量”的原理一样。

电磁辐射是传递能量的一种方式，辐射种类可分为三种：1、游离辐射；2、有热效应的非游离辐射；3、无热效应的非游离辐射。电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和积累效应等，基地台电磁波绝非游离辐射波。人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界某些频率电磁波的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场可能遭到破坏，从而对人体的机能产生影响。

过强的太阳紫外线会灼伤皮肤，还有可能诱发皮肤癌。X射线、伽马射线属于高能电磁辐射，能够直接破坏人体内分子的分子结构，包括蛋白质、DNA等的结构，从而引起人体发生病变，并且会引起各种癌症。高能电磁辐射对人体的伤害尚未来得及自我修复之前再次受到辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态或危及生命。对于长期接触高能电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也会诱发想不到的病变，应引起警惕！电磁波辐射是近三四十年才被人们认识的一种新的环境污染，现在人们对电磁辐射仍处于认识和研究阶段。由于它看不见、摸不着、不易察觉，所以容易引起人们的疑虑。有科学家经过长期研究证明对人体的危害如下：

1、对中枢神经系统的危害

神经系统对电磁辐射的作用很敏感，受其低强度反复作用后，中枢神经系统机能发生改变，出现神经衰弱症候群，主要表现有头痛，头晕，无力，记忆力减退，睡眠障碍(失眠，多梦或嗜睡)，白天打瞌睡，易激动，多汗，心悸，胸闷，脱发等，尤其是入睡困难，无力，多汗和记忆力减退更为突出、这些均说明大脑是抑制过程占优势、所以受害者除有上述症候群外，还表现有短时间记忆力减退，视觉运动反应时值明颢延长;手脑协调动作差，表现对数字划记速度减慢，出现错误较多；

2、对机体免疫功能的危害

使身体抵抗力下降、动物实验和对人群受辐射作用的研究和调查表明，人体的白血球吞噬细菌的百分率和吞噬的细菌数均下降、此外受电磁辐射长期作用的人，其抗体形成受到明显抑制、

3、对心血管系统的影响

受电磁辐射作用的人，常发生血液动力学失调，血管通透性和张力降低、由于植物神经调节功能受到影响，人们多以心动过缓症状出现，少数呈现心动过速、受害者出现血压波动，开始升高，后又回复至正常，最后出现血压偏低;心电图出现R T 波的电压下降，这是迷走神经的过敏反应，也是心肌营养障碍的结果;P?Q间的延长，P波加宽，说明房室传导不良、此外，长期受电磁辐射作用的人，其心血管系统的疾病，会更早更易促使其发生和发展、

4、对血液系统的影响

在电磁辐射的作用下，周围血像可出现白血球不稳定，主要是下降倾向，白血球减少、红血球的生成受到抑制，出现网状红血球减少、对操纵雷达的人健康调查结果表明，多数人出现白血球降低、此外，当无线电波和放射线同时作用人体时，对血液系统的作用较单一因素作用可产生更明显的伤害、

5、对生殖系统和遗传的影响

长期接触超短波发生器的人，可出现男人性机能下降，阳萎，女人出现月经周期紊乱。由于睾丸的血液循环不良，对电磁辐射非常敏感，精子生成受到抑制而影响生育;使卵细胞出现变性，破坏了排卵过程，而使女性失去生育能力。

高强度的电磁辐射可以产生遗传效应，使睾丸染色体出现畸变和有丝分裂异常、妊娠妇女在早期或在妊娠前，接受了短波透热疗法，结果使其子代出现先天性出生缺陷(畸形婴儿)、

6、对视觉系统的影响

眼组织含有大量的水份，易吸收电磁辐射功率，而且眼的血流量少，故在电磁辐射作用下，眼球的温度易升高、温度升高是造成产生白内障的主要条件，温度上升导玫眼晶状体蛋白质凝固，多数学者认为，较低强度的微波长期作用，可以加速晶状体的衰老和混浊，并有可能使有色视野缩小和暗适应时间延长，造成某些视觉障碍、此外，长期低强度电磁辐射的作用，可促使视觉疲劳，眼感到不舒适和眼感干燥等现象

7、电磁辐射的致癌和致癌作用

大部份实验动物经微波作用后，可以使癌的发生率上升、一些微波生物学家的实验表明，电磁辐射会促使人体内的(遗传基因)，微粒细胞染色体发生突变和有丝分裂异常，而使某些组织出现病理性增生过程，使正常细胞变为癌细胞、美国驻国外一大使馆人员长期受到微波窃听所发射的高度电磁辐射的作用，造成大使馆人员白血球数上升，癌发生率较正常人为高、又如受高功率远程微波雷达影响下的地区，经调查，当地癌患者急增、微波对人体组织的致热效应，不仅可以用来进行理疗，还可以用来治疗癌症，使癌组织中心温度上升，而破坏了癌细胞的增生、

除上述的电磁辐射对健康的危害外，它还对内分泌系统，听觉，物质代谢，组织器官的形态改变，均可产生不良影响。

有报道称，每天在计算机前操作6个小时以上的工作人员，易患上一种名为“VOT”的病症。该病症是指长期观看视频终端而使身体某些部位发生病变的总称。它的主要症状是：视力功能障碍；颈、肩、腕功能障碍；植物神经功能紊乱等；此外还能引起月经不调、流产等妇女病症和其他皮肤病。究其原因，也是电磁波辐射造成的。

移动电话和对讲机，也是一个高频电磁波污染的发射源，每通话一次就发射了一次电磁波。移动电话虽然其发射功率只有几瓦，但由于其发射天线距人的头部很近，其实际受到的辐射强度，却相当于距离几十米处的一座几百千瓦的广播电台发射天线所受到的辐射强度。好在人们使用的时间很短，一时还不会表现出明显的危害症状；但使用时间一长，辐射引起的症状将会逐渐暴露，辐射过度会使细胞的活动和分裂出现异常，并有致癌的可能。科学家认为，移动电话的电磁波辐射强度一般超过规定标准的4～6倍，个别类型甚至超过近百倍。我国电磁辐射测试中心和厦门长青源放射防护研究所经过两年的跟踪检测证实，目前我国使用的移动电话会对人体产生辐射危害。

不同的电器也有不同的防范办法，像电脑用过最好只关荧幕不关机，电脑荧幕改换成液晶荧幕；接听手机时，手机最好不要放在腰间或裤子口袋中，而应该用手持或放置于距离人体五十公分处；购买住宅则在远离变电设备及基地台设置地点。

广义的电磁辐射通常是指电磁波频谱而言。狭义的电磁辐射是指电器设备所产生的辐射波，通常是指红外线以下部分。

无线电波3000米～0.3毫米（微波0.1~100厘米）

红外线0.3毫米～0.75微米（其中：近红外为0.76~3微米，中红外为3~6微米，远红外为6~15微米，超远红外为15~300微米）

可见光0.7微米～0.4微米

紫外线0.4微米～10纳米

X射线10纳米～0.1纳米

γ射线0.1纳米～1皮米

高能射线小于1皮米

传真（电视）用的波长是3～6米

雷达用的波长在3米到几毫米。

无线电波用于通信等，微波用于微波炉，红外线用于遥控，热成像仪，红外制导导弹等，可见光是大部分生物用来观察事物的基础，紫外线用于医用消毒，验证假钞，测量距离，工程上的探伤等，X射线用于CT照相，伽玛射线用于治疗，使原子发生跃迁从而产生新的射线等。

这些发现出自什么人？哪些民族之手呢？

（一）、首先是电的发现，电工学的创建是电磁学的基础。

1600年，英国人吉尔伯特首先发明的静电验电器，是一种可以侦测静电电荷的验电器。当带电物体接近金属指针的尖端时，因为静电感应，异性电荷会移动至指针的尖端，指针与带电物体会互相吸引，从而使得指针转向带电物体。1660年，科学家奥托·冯·格里克发明了可能是史上第一部静电发电机。

电荷量是物质、原子或电子等所带的电的量。电荷分为正电荷与负电荷，电子带有负电。根据库仑定律，带有同种电荷的物体之间会互相排斥，带有异种电荷的物体之间会互相吸引。排斥或吸引的力与电荷的乘积成正比。库仑定律是法国物理学家库仑（1736年-1806年）于1785年发现，并后来用自己的名字命名的一条物理学定律。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。

1729年，英国的格雷在研究琥珀的电效应是否可传递给其他物体时发现导体和绝缘体的区别：金属可导电，丝绸不导电，并且他第一次使人体带电。格雷的实验引起法国迪费的注意。1733年迪费发现绝缘起来的金属也可摩擦起电，因此他得出所有物体都可摩擦起电的结论。1745年，荷兰莱顿的穆申布鲁克发明了能保存电的莱顿瓶。莱顿瓶的发明为电的进一步研究提供了条件，它对于电知识的传播起到了重要的作用。美国的富兰克林做了许多有意义的工作，使得人们对电的认识更加丰富。早在1749年，他就注意到雷闪与放电有许多相同之处，1752年他通过在雷雨天气将风筝放入云层，来进行雷击实验，证明了雷闪就是放电现象。1753年7月，俄罗斯科学家利赫曼在实验中不幸遭电击身亡。

意大利帕维亚大学教授伏打证明了锌，铅，锡，铁，铜，银，金，石墨是个金属电压系列，当这个系列中的两种金属相互接触时，系列中排在前面的金属带正电，排在后面的金属带负电。他把铜和锌做为两个电极置于稀硫酸中，从而发明了伏打电池。电压的单位“伏特”就是以他的名字命名的。伏打电池发明之后，各国利用这种电池进行了各种各样的实验和研究。德国进行了电解水的研究，英国化学家戴维把2000个伏打电池连在一起，进行了电弧放电实验。戴维的实验是在正负电极上安装木炭，通过调整电极间距离使之产生放电而发出强光，这就是电用于照明的开始。

1820年，丹麦哥本哈根大学教授奥斯特在一篇论文中公布了他的一个发现：在与伏打电池连接了的导线旁边放一个磁针，磁针马上就发生偏转。俄罗斯的西林格读了这篇论文，他把线圈和磁针组合在一起，发明了电报机（1831年），这可说是电报的开始。

其后，法国的安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律（1820年），法拉第发现了划时代的电磁感应现象（1831年），电磁学得到了飞速发展。高斯和韦伯（德国）的电报机，库克和惠斯能（英国）的5针式电报机等。1837年，莫尔斯电报机在美国研制成功，发明人就是以莫尔斯电码而闻名的莫尔斯。1876年2月14日，美国的两位发明家贝尔和格雷分别递交了电话机专利的申请，贝尔的申请书比格雷的申请书早两个小时到达，因而贝尔得到了专利权。

另一方面，关于电路的研究也在发展。欧姆发现了关于电阻的欧姆定律（1826年），基尔霍夫发现了关于电路网络的定律（1849年），从而确立了电工学。电工学是以探讨大电流（强电）, 高功率的电路为主的科学，其主要基础是建构在工程数学、电路学、电子学及电磁学，电力领域分成电力系统、电机机械及电力电子等三大领域：1、电力系统主是指三相电力系统之基本特性及大量地应用于发电、供电、输电、配电、电能转换、电力使用。2、电机机械主要是指电能与机械能之间的转换原理及装置，如交流、直流电动机及发电机。3、电力电子则是各式利用电力电子开关所作成的各式电力转换器如直流-直流转换器、直流-交流转换器及交流-直流转换器等。

可以说，1820年奥斯特所发现的电磁作用就是电动机的起源。而1831年法拉第所发现的电磁感应就是发电机的变压器的起源。两相交流电是用四根电线输电的技术。德国的多勃罗沃尔斯基在绕组上想出了窍门，从绕组上每隔120度的三个地方引出抽头，得到了三相交流电。1889年，利用这种三相交流电的旋转磁场，制成了功率为100W的最早的三相交流电动机。电动机是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。同年，多勃罗沃尔斯基又开发出了三相四线制交流接线方式，并在1891年的法兰克福输电实验（150VA三相变压器）中获得了圆满成功。

1840年前后，惠斯通就已经考虑到了海底电缆的问题。海底电缆有很多问题需要解决，电缆的机械强度，绝缘及敷设方法都陆上电缆不同。1845年，英吉利海峡海底电报公司成立，开始了从英国到加拿大并跨过多佛尔海峡到达法国的海底电缆敷设工程。

1903年，爱迪生发现从电灯泡的热丝上飞溅出来的电子把灯泡的一部分都熏黑了，这种现象被称为爱迪生效应。1904年，弗莱明从爱迪生效应得到启发，造出二极管，用它来进行检波。1907年，美国的D。福雷斯特在二极管的阳极和阴极之间又加了一个叫做栅极的电极，发明了三极管。晶体管是美国贝尔实验室的肖克莱，巴丁，布拉特在1948年发明的。约在1956年，英国的达马就从晶体管原理预想到了集成电路的出现。

（二）、无线电

无线电是指在所有自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波，是其中的一个有限频带，上限频率在300GHz（吉赫兹），下限频率较不统一，常见的有3KHz~300GHz，9KHz~300GHz，10KHz~300GHz。无线电的发明人是美籍塞尔维亚裔科学家尼古拉·特斯拉。

1893年，尼古拉·特斯拉在美国密苏里州圣路易斯首次公开展示了无线电通信。在为“费城富兰克林学院”以及全国电灯协会做的报告中，他描述并演示了无线电通信的基本原理。他所制作的仪器包含电子管发明之前无线电系统的所有基本要素。与此同时，俄国人波波夫同在1895年进行了无线电通信试验。尼古拉·特斯拉于1897年在美国获得了无线电技术的专利。然而，美国专利局于1904年将其专利权撤销，转而授予意大利人马可尼发明无线电的专利。这一举动可能是受到马可尼在美国的经济后盾人物，包括托马斯·爱迪生，安德鲁·卡耐基影响的结果。

微波是无线电波中一个有限频带的简称，是指频率为300MHz~300GHz的电磁波，即波长在1毫米~1米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。微波成为一门技术科学，开始于20世纪30年代。微波技术的形成以波导管的实际应用为其标志。若干形式的微波电子管(速调管、磁控管、行波管等)的发明，是另一标志。微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于微波能与介质发生一定的相互作用，以微波频率2450兆赫兹，使介质的分子每秒产生24亿五千万次的震动，介质的分子间互相产生摩擦，引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。

（三）、红外线

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英国科学家赫歇尔于1800年发现，又称为红外热辐射，热作用强。红外线的发现 公元1800年英国科学家"威廉·赫歇尔"发现太阳光中的红光外侧所围绕著一种用肉眼无法看见的光源，波长介于5.6-1000UM的「远红外线」，经过这种光源照射时，会对有机体产生放射、穿透、吸收、共振的效果。

（四）、紫外线

德国物理学家里特对红外线这一发现极感兴趣，他坚信物理学事物具有两极对称性，认为既然可见光谱红端之外有不可见的辐射，那么在可见光谱的紫端之外也一定可以发现不可见的辐射。终于在1801年的一天，当时他手头正好有一瓶氯化银溶液。人们当时已知道，氯化银在加热或受到光照时会分解而析出银，析出的银由于颗粒很小而呈黑色。里特（Ritte）就想通过氯化银来确定太阳光七色光以外的成份，他用一张纸片蘸了少许氯化银溶液，并把纸片放在白光经棱镜色散后七色光的紫光的外侧。过了一会儿，他果然在纸片上观察到蘸有氯化银部分的纸片变黑了，这说明纸片的这一部分受到了一种看不见的射线照射。里特把紫光外附近的不可见光叫做“去氧射线”以强调是化学反应。不久之后，这个名词被简化为“化学光”，并且成为当时广为人知的名词。直到1802年，化学光最终更名为“紫外线”。

（五）、X射线

X射线是由于原子中的电子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流，是波长介于紫外线和γ射线 之间的电磁波。其波长很短约介于0.01~100埃之间。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。

（六）、伽马射线

γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。

放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核往往处于高能量级，要向低能级跃迁，辐射出γ光子。原子核衰变和核反应均可产生γ射线。其为波长短于0.2埃的电磁波。γ射线的波长比X射线要短，所以γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。

伽马射线是频率高于1.5 千亿亿 赫兹的电磁波光子。伽马射线不具有电荷及静质量，故具有较α粒子及β粒子弱之电离能力。伽马射线具有极强之穿透能力及带有高能量。伽马射线可被高原子数之原子核阻停，例如铅或乏铀。2011年9月，英国斯特拉斯克莱德大学领导的一个科研小组日前制造出一束地球上最明亮的伽马射线——比太阳亮1万亿倍。这将开启医学研究的新纪元。

2017.7.13