弘扬科学家精神|苏东林院士:神奇的电磁学

本文转载自杭州市富阳区科学技术协会

    电磁,看不见摸不着,却时刻真实存在于我们的世界中。大到恒星演化抛洒出的巨量辐射,小到进电梯后手机突然变弱的信号;远到宇宙深处,近到我们身边,都有电磁的身影。

    什么是电磁?生活中在哪些地方能找到它?电磁干扰是如何产生的?它会影响智能汽车的“大脑”吗?坐飞机关手机,是不是小题大做?电磁安全靠什么来保障?

    中国科协青少年科技中心携手总台央广中国之声、央视频,推出全媒体科普栏目——大师课堂《科学家讲科学》。20位院士名家畅谈热点事件,为公众科普答疑。

    本期有请中国工程院院士、北京航空航天大学教授苏东林,一起畅谈你所不知道的电磁的奥秘。

    “人类对电磁现象的探索

    从来没有停止过”

    苏东林:人类察觉到电磁现象比形成理论的时间要久远的多。我国是对磁现象认识最早的国家之一,古代对“磁”最早的解释记载于《管子》中:“上有慈石者,其下有铜金。”智慧的古人很早就将磁石应用于医疗、寻路等,并且利用磁石的指向性制造出了可以指引方向的仪器——司南,又从司南再创造发明了指南针。明代的郑和就是利用了指南针,才能有远洋航海的壮举。

    电磁早已被利用到了生活生产的方方面面,推动了人类文明的进步。

展示于中国地质博物馆的汉代司南复原件

    别找了!电磁一直在你身边

    苏东林:随着电磁发展不断迎来新的突破,如今我们对电磁的认识也早已从认识、掌握发展到了利用,我们身边所有带电的设备,都与电磁有着密切的关系。

    比如,微波炉就是利用不断变化的电磁场,使食物的分子不断地运动,进而将电磁能量转化为热能来实现加热食品;4G、5G手机也是用了电磁场与电磁波可以传递信息的原理,实现了人与人之间的无线通信。

    电磁的应用非常广泛,许多重大工程也和电磁紧密相关。比如我国的FAST天眼——世界上口径最大、功能最强的单口径射电望远镜,就是通过汇聚宇宙中的电磁波,进行天文观测活动的。

    电磁干扰,后果很严重!

    苏东林:不过电磁的发展道路也并非一帆风顺,电磁现在已将陆海空天连为一体,但同时也面临着日益严峻的电磁干扰现象,甚至对国防经济建设产生重大影响。

    在电磁环境中,电磁干扰现象是随时可见的,经常会给正常生活带来烦恼和不便,甚至可能引发重大灾难。比如,在观看电视时,屏幕画面出现闪烁,其中可能的原因之一就是电视机周围有干扰信号。这些干扰信号有可能就来自于电磁炉、电风扇、冰箱、按摩椅等电器。

    1989年,加拿大魁北克州发生过一次大停电,这次停电长达12个小时,致使600万人受到了影响。电网突然断电,且从开始断电到完全断电,仅用了92秒,看起来这是一种神秘的力量,在操纵着这次的断电事件。实际上,这股神秘力量就是电磁,是太阳产生的强烈磁爆,经过一系列的作用,产生的强大的感应电流,烧毁了电路系统,从而引发了断电。

    电磁干扰不一定都是人为的

    苏东林:电磁干扰分为自然电磁干扰和人为电磁干扰。

    自然电磁干扰是自然界所固有的,与人的活动无关的电磁干扰现象。比如天空打雷放电等现象。此外,太阳系也常常发生强烈的电磁现象,太阳及太阳系的行星都会发出辐射和电磁干扰,引发复杂的电磁环境。例如,太阳黑子爆发可能会造成电力系统全面停电,使地球上的无线电通信中断。