这样的光源终于找到了，它就是氙灯。
第一只具有实用价值的氙灯是1958年诞生的。
氙是一种惰性气体，它在空气中的含量极少，只占总体积的一亿分之八，英国化学家拉姆塞直到1898年才发现了它。
惰性气体有6种，氙的体重居第二，比同体积的空气重3倍多，所以充氙气的气体放电灯的发光效率，要比充其他惰性气体的放电灯的发光效率来得高。
氙灯有几种不同的类型，我们先来认识一下长弧氙灯。
同普通荧光灯一样，长弧氙灯也是管状的。灯管用耐高温和热膨胀系数小的全透明玻璃制作。管内充有纯度很高的氙气，两头封接两个钍钨或钡钨电极，灯管比一般荧光灯管还长。
长弧氙灯要用触发器来开动。因为灯的工作电压太低，不足以使灯内的气体电离放电。触发器的作用就是产生一种高压脉冲加到灯的两极上，在灯管里形成火花放电通道，同时加热电极发射大量热电子，灯就马上点亮发光了。
灯点亮后触发器就停止工作，不用镇流器，直接接入电网便能形成稳定的弧光放电。
由于氙原子结构的特点，氙气放电能发出很强的弧光，光谱跟日光非常接近，这是它最重要的特点，人们因此称它为“人造小太阳”。
荧光灯的功率受到限制，一般在 到5 100瓦之间；氙灯的功率却可以做得很大，少说几千瓦，大的可达几十万瓦。发光效率也高，使用寿命跟荧光灯差不多。
功率越大，管壁温度越高，都要高到好几百度。这时光靠自然冷却是不够了，需要强制冷却，或者用风冷，或者用水冷。水冷就是用循环水冷却管壁，叫沿着水套流动的水把灯放出的热量带走。
当然，既要灯管，又加水套，既需供电，又得给水，水冷是挺费事的。但是，水冷大大降低了灯管的温度，可以增加灯的功率，缩小灯的体积，延长灯的使用寿命，提高灯的发光效率，总起来说仍然是很合算的。
这就是说，功率大，亮度强，光色好，光效高，这些都是长弧氙灯的优点。
一只 万瓦的长弧氙灯5 ，发出的光顶得上成千只 100瓦的荧光灯或成百只400瓦的高压汞灯，这样可以省下很多的灯具、灯柱和镇流器，管理和维修也方便得多，非常适宜于市中心、体育场、公园、车站、港口、机场、大型工地等处的大面积照明。
由于光色接近日光，长弧氙灯在彩色照相制版，布匹、织物的颜色试验，药物、塑料的老化试验，植物栽培，以及光化学反应等方面也有相当的应用价值。
既有长弧氙灯，相应地就有短弧氙灯。
短弧氙灯实际上是距离很近的两个电极在高压氙气中的弧光放电。正因为两极相距很近，所以氙气电离后发出的弧光很强很短，称之为“短弧”是名副其实的。
从实质上讲，长弧氙灯是高压氙灯，短弧氙灯是超高压氙灯。举例来说，有一种电影放映用的短弧氙灯，灯内充有常温下5～7个大气压的氙气，工作时灯内气压高达20个大气压。
一般的短弧氙灯多做成球形或椭球形，同高压汞灯相似。功率从几十瓦到几万瓦，发光效率比长弧氙灯略高，光色接近日光，为已有的点光源所不及。
短弧氙灯不但光色好，发光稳定，而且使用方便、清洁，没有烟尘，既减少了电影放映系统的维修工作量，又有利于人体健康。
具有这么多明显的优点，难怪在短短二三十年内，短弧氙灯的生产和应用就有了很大的发展，在彩色电影、电视的摄制、放映，以及舞台照明、照相制版之外，小功率的短弧氙灯用到光学仪器上，大功率上万瓦的短弧氙灯的最亮点甚至超过太阳，可以用到探照灯、成像极和太阳模拟器中。
短弧氙灯两个电极之间的距离很小，只有几毫米到十几毫米，灯管两端的电压不高而电流很大。很大的工作电流会使阳极的损耗大大增加。必须保证阳极有足够大的尺寸才能使热量散发出去，否则就容易烧毁。
光靠增加电极尺寸还不够，小功率的短弧氙灯可靠自然冷却，较大功率的要用风冷，更大功率的要用水冷。水冷也不再是用水来冷却灯管，而是直接用来冷却电极，特别是阳极，这样既可以缩小灯的尺寸，又给制造更大功率的短狐氙灯创造了条件。
往灯管里充进少量的氢气和氦气，可以使短弧氙灯两端的电压增加，电流减少，从而提高灯的发光效率，也使灯的亮度分布更加均匀。
把少量的水银充进灯里，得到了一种新的汞氙灯。新灯的发光效率高，现在已被广泛地用做机车、船舶以及探照灯的光源。
金光洒满街
每当夜幕降临，繁华、美丽的首都北京就亮起了万盏明灯，宽阔的长安大街更是笼罩在一片金色光芒之中，这光来自60年代的一种新光源——高压钠灯。
霓虹灯和氙灯里充的是惰性气体，汞灯里装有液态的水银，现在呢，连固体的钠金属也居然进入了灯管。
钠灯和汞灯几乎是同时发展起来的气体放电光源。汞灯有高压、低压之别，钠灯也分高压、低压两类从历史发展的角度来看，高压钠灯是低压钠灯的“弟弟”。
早在1932年，欧洲一些国家就用低压钠蒸汽放电制成了低压钠灯。
低压钠灯里充的是少量的金属钠和由氖、氩组成的混合气体。钠灯一通电，氖气首先放电，发出红光。放电产生的热量使钠熔化，蒸发变成钠蒸汽，并且逐步代替氖气放电发光。
要使固体的金属钠变成蒸汽，可不像使水银变成蒸汽那么容易，必须尽量减少热量的损失。或者给放电管做一个玻璃外套，就像给人穿上一件大衣那样；或者把放电管弯成“U”形；或者改变灯管的横截面形状，总之要使灯管管壁保持一定的温度——3000℃左右。
人们早就知道发光效率高是钠灯突出的特点，尤其是低压钠灯发出的光中黄光占了绝大部分，而黄光又是人眼最敏感的色光，所以低压钠灯的实际发光效率要比白炽灯高出十几倍。
不过，由于低压钠灯发出的光几乎全是黄光，使它大多仅用在光学仪器里，作为偏振计、旋光计、折光仪等的单色光源。又因为黄光穿透云雾的能力很强，所以低压钠灯也可用于船舰信号以及港口、机场照明。在电影制片方面，有时还用钠灯作特技摄影。
当时人们也知道，随着钠蒸汽压的增大，钠灯的光色会由黄色变成金白色，只是钠蒸汽在高温高压下腐蚀性很强，各种类型的玻璃都对付不了，所以很长时间内没有造出高压钠灯。
你认识钠吗？它是一种银白色的化学性质非常活泼的碱性金属，温度不到 100℃就熔化，放在空气中会很快跟氧化合，遇到水将发生强烈反应，甚至发生爆炸。
钠蒸汽有很强的腐蚀作用。用玻璃做钠灯的灯管，钠会同玻璃中的二氧化硅发生化学反应，使玻璃变成褐色，透明度变坏，灯光逐渐昏暗。后来化学家找到了一种二氧化硅含量比较低的特种玻璃球铝硼玻璃，这才初步解决了腐蚀问题。
但是，钠蒸汽的腐蚀作用是随着温度和压力的提高而增强的。一般来说，低压钠灯还比较好办，钠蒸汽压比较小，温度不过二三百度，上面提到的抗钠玻璃还勉强能顶得住。而在高压钠灯里，钠蒸汽压大大增加，灯管工作温度高到上千度，高温高压的钠蒸汽几乎能腐蚀所有的玻璃，不仅石英玻璃顶不住，就连抗钠玻璃也抗不了，用不多久便会被腐蚀得灯管变黑，部件损坏。
随着陶瓷技术的发展，直到1957年，美国人科里尔才研制出了一种用高纯多晶氧化铝，再加氧化镁添加剂烧结而成的半透明陶瓷。这种材料的熔点高达2040℃，经得起1600℃高温钠蒸汽的腐蚀，且能透过90％以上的可见光。有了它，高温钠灯才能于1960年呱呱坠地，经过改进完善，终于得到了实际的应用。
高压钠灯比低压钠灯更小，一只 400瓦的高压钠灯只有一支钢笔那么大。它与高压汞灯有很多相似之处：放电管的两头封有两个电极，电极上涂着电子发射物质；灯内装有双金属片开关，目的是使灯容易启动；内管 （放电管）外面加装一个椭球形的外玻壳，为的是减少灯的热量损耗，防止引线氧化，保持灯管温度稳定；内外管之间抽成真空，再加消气剂，可以更好防止热量散失。
灯管里不仅充有钠，还充有氙气和水银。水银起辅助作用，帮助提高灯管电压，并发少量的蓝绿光以改善光色；氙气帮助启动，它首先放电升温，然后过渡到钠蒸汽放电，直到稳定，需要好几分钟。
钠灯中的钠蒸汽压越高，黄光以外的可见光比例越大，光色改善，但光效越低。因此，为了获得比较高的光效，高压钠灯的钠蒸汽压是不能太高的。钠蒸汽压超过500毫米水银柱的高压钠灯，发白色光，光中有较多人眼不敏感的蓝光和红光，光效于是明显下降。实用的高压钠灯，钠蒸汽压只有二三百毫米水银柱，发出的光是金黄色光。
发出黄色光的高压钠灯显色性不好，在它的照耀下分不清黄和白，也分不清红和蓝，但是它的发光效率要比其他灯高得多，从理论上讲是发光效率最高的光源。即使考虑到热损失的影响，高压钠灯的实际光效也差不多3倍于高压汞灯，大约等于白炽灯的10倍。
可以作这样一个比较：同样是400瓦的钠灯和汞灯，安装钠灯的灯杆路灯已经用上了高压钠灯可以比汞灯高一倍，而路面的平均亮度反而比汞灯高3.5倍，而且光的均匀性也好，虽然有些人对它的光色不够习惯，可更多的人仍然觉得金色的光给人以温暖舒适的感觉，看得远，辨得清，光线柔和，眩光少，不刺眼，所以很受行人的欢迎。
在相近的照明效果下，钠灯比汞灯可节省一半以上的电力。请想想吧，一个城市更不用说一个国家有如此之多的照明路灯，节省一半以上的电力意味着可以节省多少宝贵的能源啊！
对于道路照明来说，首先应该考虑的是高光效，经济和长寿命，其次才是光色和显色性，所以高压钠灯被认为是最有前途的照明灯之一。我国许多大城市的街道上已经用上了高压钠灯。区域性照明、闪光照明、大面积厂房和体育场照明也可以用它，将来高压钠灯还可以用作强光投射灯和室内照明灯。
这还不算，钠灯灯光的穿透力强，射程远，尤其在雾天雨天，白茫茫一片，高压汞灯暗淡无光，高压钠灯却可以穿透浓雾，光照甚远，这对大面积远距离照明很有意义，特别适用于港口、码头、海面等常有浓雾的场合。
长寿是高压钠灯的又一个长处，它可以点亮几千个小时。70年代由于改进了电极，钠灯的使用寿命已延长到1万至2万个小时。
钠灯是60年代出现的新光源，有人称誉它是电光源的第三代。我国70年代初开始研制高压钠灯，1974年国庆前夕就已经在首都试用。现在的问题是要进一步扩大它的功率范围，减小启动电压，改善光色，降低成本。
在电光源的发展史上，高压钠灯的出现是一次重大突破。将来钠灯一定会在照明领域里进一步崭露头角，大放异彩！
金属卤化灯
从60年代开始，放电灯在高压汞灯的基础上又前进了一步，发展成一系列金属卤化物灯。这些新灯在各方面都超过了高压汞灯。
人们早就知道许多金属比汞容易激发，容易发光，而且能发出各种波长的可见光。不过固体的金属块是不能应用的，必须是金属蒸汽才能放电发光。可是，大多数金属在常温下蒸汽压很低，不能用来放电。即使给它们加热到1000K，效果仍然不大。怎么办呢？后来，人们从卤钨灯得到启发，想出了用金属卤化物产生高气压金属蒸汽的办法，于1961年制造出第一只金属卤化物的放电灯。
用金属卤化物能够获得较高的金属蒸汽压的诀窍在哪里呢？关键在于金属卤化物的蒸汽压比纯金属高得多，常温下就可以放电。在灯的放电中心，温度达到4000～6000K。同前面讲过的卤钨循环一样，金属卤化物在这样高的温度下，分解成金属原子和卤素原子。这时一部分金属原子参加放电发光，多余的金属原子和卤素原子就跑到灯管壁上。管壁的温度较低，只有几百度。在那里，金属原子和卤素原子又结合在一起恢复原状，成为金属卤化物分子，再向放电中心跑。它们就是这样循环地工作着，使放电灯的中心维持高的金属蒸汽压，不断放出华光。
金属卤化物灯可以说是汞灯的亲属，外形不是像高压汞灯，就是像超高压汞灯，电极结构也相近。它们也像汞灯一样，用石英做灯管，里面充上金属卤化物，还要充一点其他气体。充的气是汞和氙，称为缓冲气体，其实把它叫做辅助气体更好。像在钠灯里一样，金属容易激发发光，缓冲气体只帮助改善光、电特性，发的光很少，充当着默默工作的无名英雄。
新灯的发现就像发现一片肥沃的处女地一样，垦荒者接踵而来，短短几年内就把元素周期表上的金属元素翻了一遍。结果除剧毒、不稳定以及蒸汽压太低的卤化物被排除之外，大约找到50多种金属的卤化物可以用来做灯。一种灯可以用一种金属卤化物，也可以用两种、三种以至更多，这样就可以做出许许多多品种的新灯。
可是做灯终究不同于做数学题，50多种金属排列组合何止千万种？而能组成最有用的灯的却不过十几种。常用的各卤化物是碘化钠（Nal）、碘化铊
（TlI）、碘化钢（Inl）、碘化镝（DyI）、碘化钬（HoI）、氯化锡（SnCl4）等。现在，根据不同的使用要求，可以造出辐射不同波长的紫外灯、可见光灯或红外灯，可见光范围内，又可以得到各种颜色的光，如碘化钠发橙黄色光，碘化铟发紫蓝色的光，碘化铊发绿色光等等。把一些金属卤化物组合起来，可以获得高效率的白光，可以制成色温2400～10000K不同光色的灯。
地上的闪电
前面我们谈到的都是连续光源，即使放电灯有闪烁，发光基本上还是连续的。脉冲氙灯则能在不到千分之一秒的时间内发出很强的光，就像闪电那样一闪而过，因此也叫闪光灯。它又可以长时间有规律地一闪一闪，就像脉搏跳动一样，所以又称为脉冲灯。它虽然也叫灯，却并不能用来照明，用这种一闪一闪的灯照明，岂不要叫人头晕目眩么！脉冲灯自有它独特的用处。它的最大特点是亮度高，是目前除激光器以外的人造光源中最亮的一种，可以比太阳还亮。
常见的脉冲氙灯，外形像6瓦、8瓦的小荧光灯，用石英制成，透过石英管可以看到两端两根很粗的电极。大的脉冲氙灯也有40瓦荧光灯那么大。这种灯不能接在220伏的电源上，而要用专用的直流高压电源。它需要很高的触发电压，通过绕在灯上的触发丝使脉冲灯启动放电。触发后，灯内产生火花线，形成火花通道，然后发出强烈的白亮闪光，伴随着啪、啪的响声，灯内通过的瞬时电流大到几千安，可以说是地上的小型闪电和打雷。
脉冲氙灯
脉冲氙灯的发光效率大约40流明/瓦，和其他氙灯相近。它的色温很高，大约为 7000～9000K。发出的光中一部分是可见光，与日光的色彩相近。一支灯用得适当，可以闪光100万次以上。
脉冲氙灯有什么用呢？其实，许多人看到过它的闪光。也许你参加过一些值得纪念的会议，也许你参加过欢迎外宾的活动，至少你在电影或电视上看到过这样的场面。那里最忙最活跃的是新闻记者，在他们穿梭往来的时候，就亮起一阵阵强烈的闪光。这种闪光是从“万次闪光灯”发出的，它就是脉冲氙灯的一种，当然是一种微型轻便的脉冲灯。以前用的有一种像白炽灯泡那样的单次闪光灯，用一次换一个灯泡。这种单次闪光灯和万次闪光灯完全不同，它不是放电灯，也许可以称为化学灯。为什么叫它化学灯呢？这种灯泡中存有细的锆丝，还充氧气。灯一开，3～15伏的电池把里面的钨丝点亮，就像打一下自来火一样，引起锆和氧发生剧烈的燃烧反应。化学反应放出大量的热，把反应中产生的二氧化锆加热到白炽，从而发出耀眼的闪光。因为化学反应提供了发光的能量，所以不妨称为化学灯，也可称为燃烧式闪光。这种灯的闪光时间只有1/20秒，锆丝一次烧完，不能再用。万次闪光灯利用放电发光，可以用5千到5万次。它的色彩比单次灯更接近日光，发光时间只有千分之几秒，但亮度高，适合于彩色摄影，特别是高速摄影。拍摄短跑运动员赛跑，或是拍摄飞行的子弹，如果用1/20秒的速度，只能得到一片模糊的图像，因此必须采用快速的脉冲氙灯。新型脉冲氙灯的发光时间仅百万分之几秒。
脉冲氙灯能发出很强的近红外线，它的一个重要用途是作为红外线激光器的激发源，称为光泵。比如在工业上作为打孔、焊接等用的固体激光器，产生激光的物质是掺一种稀有金属钕的特种玻璃或特种晶体，一般制成圆棒，把棒和脉冲氙灯平行地放在一个四壁反光的聚光器内。脉冲氙灯发出的强光照射到棒里，使棒里的原子受到激发。在一定的条件下，就能发出激光。这里，脉冲氙灯的作用，有点像水泵把水泵到高处一样，它把激光物质中的原子“泵”到激发状态，随后发光，所以称为光泵。
一般激光物质受到氙灯激发后，发出激光的能量只有光泵能量的百分之一左右。但是，激光不像普通的灯那样，把光射向四面八方，而是集中地发出一束很细的光束。就是因为能量高度集中，亮度可以比太阳高出好多倍。脉冲氙灯虽然功率大、亮度高，但是照在金属板上时，金属板纹丝不动。而激光呢？能量虽然比氙灯小得多，但因为能量高度集中，照到金属板上时可以立即打出一个小洞来。
激光是比一般的灯更重要的一种新光源。它的出现引起整个光学的一场革命；它也是科研、工业生产和国防上非常有用的光源。
还有一种脉冲氙灯，称为频闪管。它不像光泵氙灯那样每秒只闪几次，或一、二分钟内一次。频闪管的能量小，闪得快，每秒钟闪1000次左右。这是真正用来测量转速的光源，当然它不是像我们前面说过的那样用来测唱机转速，而是用在科研上、工业上测高速旋转的转速。
形形色色的新灯
从1961年到1965年，往高压汞灯里添加碘化钠、碘化铊、碘化铟的金属卤化物灯首先得到了发展。
后来用作“添加剂”的金属卤化物越来越多，结果证明，除了剧毒、不稳定以及蒸汽压太低的卤化物被排除在外，大约找到50多种金属的卤化物可以用来做灯。一种灯可以只用一种金属卤化物，也可以用两种、三种以至更多，这样就可以做出很多很多品种的灯。
但是，可以做灯和能够做成适用的灯却是两回事，前者何止千万，后者不过十几。而且同卤钨灯一样，目前已经制成的金属卤化物灯，绝大多数使用的是金属碘化物，包括碘化钠、碘化铊、碘化铟、碘化镝、碘化钬、碘化镓、氯化锡等等，因而也就有钠铟铊灯、铊灯、铟灯、镝灯、锡灯之别。
根据不同的需要，放进不同的金属卤化物，可以制造出辐射不同波长的紫外灯、可见光灯和红外灯。而在可见光灯之中，又可以得到各种色彩的光，如钠原子发橙黄色光，铟原子发紫蓝色光，铊原子发绿色光等等。把一些金属卤化物适当组合起来，还可以获得发光效率很高的白光。
功率大，光色好，发光效率高，重量轻，体积小，安装使用方便，这些都是金属卤化物灯的长处。
较早问世的钠铟铊灯，发出明亮的令人满意的白光，光色比高压汞灯更好、更漂亮，而且不必涂荧光粉。
钠铟铊灯发光又白又亮的奥秘，在于它把钠、铟、铊等几种金属蒸汽所发的光集中起来。其中钠主要发黄光，铟主要发蓝光，铊主要发绿光，它们按一定的比例相互配合，发出的光就比汞灯好看得多。发光当中，紫外线很少，黄、绿光人眼又很敏感，所以有很高的发光效率。如果再加一点发红光的碘化锂，那色彩就更加完美；再加一点锡，可延长灯的使用寿命达两万小时。
这种充填碘化钠、碘化铟、碘化铊的新灯，不仅可以取代汞灯作街道、广场、体育场、车站、机场、码头等的大面积照明，甚至一些商店、市场和展览会的室内照明也可以用它。
与此类似的一种新灯叫钪钠灯，灯内充碘化钪和碘化钠，曾使用于北京陶然亭游泳池。用1500瓦的钪钠灯代替原来的1000瓦溴钨灯和450瓦高压汞灯，游泳池水面的平均照度可提高5倍左右。
镝灯同超高压汞灯类似，它里面充有碘化镝和碘化钬，所以也叫镝钬灯。这两种金属蒸汽都发白光，接近日光的颜色，而且发出的紫外线和红外线不多，所以发光效率很高，等于氙灯的两倍。为了改进光色，还加进一定量的碘化铊，增加绿色光。这样，总的光效就跟钠铟铊灯不相上下，光色则与日光更接近。
把物体放到镝灯灯光下，跟我们在太阳光下看到的物体的颜色几乎一致，这就使它有可能取代碘钨灯和拍摄外景用的大功率碳弧灯而成为一种新的电影光源。它的发光效率高，比碘钨灯高2～3倍，一只1000瓦的镝灯的亮度差不多相当于80只100瓦的白炽灯。它比碳弧灯小而轻，3000瓦的镝灯比15000瓦的碳弧灯还亮，而体积只有碳弧灯的1/3，重量只有碳弧灯的1/8。
碘化铟是一种比较容易蒸发的金属卤化物。在钠铟铊灯中，它的蒸汽压最高，大约1个大气压，发蓝紫色光。铟灯里碘化铟的蒸汽压超过10个大气压，铟蒸汽放电发出白光，与日光比较接近，这样的铟灯也叫做超高压铟灯。
只有几厘米长、体态小巧玲珑的超高压钢灯，构造和发光效率都与超压汞灯相似。但是铟灯的光色比汞灯好得多，可以用于彩色显示。用铟灯放映电影，银幕上的画面显得色彩鲜艳，清晰逼真。另外还因为铟灯里的碘化铟蒸汽压高，所以只需充进一点氩或氙做辅助气体，不必充水银，可以免除水银的污染和危害。
我们通常都希望灯光接近日光，但是有时也需要各种彩色光。灯管里装进不同的金属卤化物，就能得到各种不同色彩的灯光，有的鲜红，有的翠绿，有的靛蓝，有的绛紫，真是五光十色，鲜艳夺目。为了获得彩色光，可以采用多种不同的办法，而从鲜艳和高效两方面来考虑，最佳选择还是采用单一金属卤化物灯。
充进碘化铊金属卤化物灯叫铊灯，铊原子受激发放单纯的绿色光，是最受人们欢迎的绿色信号灯。铊灯在合成锦纶的生产中扮演着重要的角色，生产锦纶时用强烈的绿光去照射能加速化学反应，缩短工艺流程，提高合成效率。铊灯的绿光在海水中有很强的穿透力，可以照亮一大片，用作水下电视的照明光源。
同样，单用一种碘化铟放电发蓝光，单用一种碘化锂放电发红光，可以分别制成漂亮的蓝灯和红灯。用其他单一的金属卤化物也能发出各种颜色的光，用来做成各种颜色的信号灯和装饰灯，装点街道大厦，华光四射，色彩纷呈，更添节日欢乐气氛。
一般的金属卤化物灯充的都是碘化物，极少数也有充进其他卤化物的，比如锡灯里充的就是氯化锡等。这还不算，在一般的金属卤化物灯里，发光的主角都是金属原子，而在锡灯中，金属卤化物并不分解，它是以卤化物分子 （比如氯化锡分子）的形式整体发光的。
锡灯的构造也和高压汞灯相像，灯里充有氯化锡、碘化锡和水银，或碘化锡、溴化锡和水银。因为锡灯放电时不是金属原子发光，而是卤化锡分子发光，分子发光比原子发光的色彩更丰富，而且连成一片，所以锡灯发出的光和太阳光最接近，从色彩上讲是真正的太阳灯。加上它还有发光稳定、闪烁小的优点，锡灯实在是一种高质量的室内照明灯。用于美术馆、展览馆照明，用于印刷、染色和摄影，可以保证色彩不失真；用于模拟太阳光，可以进行植物生理等科学研究。
类似的还有充碘化铝的铝灯，放电时也有大量的分子发光，显色性很好。这种灯还有一个有趣的特性，改变灯管的温度可以在一定的范围内调节灯光的色彩。
年龄最小的灯，也是潜力最大的灯。作为后起之秀，金属卤化物灯前程似锦。可它毕竟是一类发展中的灯，锋芒初露，不够成熟，有的稳定性不好，有的寿命较短，有的启动困难，有的装置复杂等等。总之，还有一系列的技术问题有待解决。
但是有一点可以肯定，同白炽灯、荧光灯的出现一样，金属卤化物灯的问世使气体放电灯的发展进入了一个新阶段，开创了一个新局面，将引起照明工业发生一次大革新。
只见亮光不见灯
以上，我们所谈的各种新灯，除了卤钨灯以外，都是放电灯。卤钨灯把电能转化为热能，由热激发发光；放电灯把电能转化为放电，放电激发发光。现在所用的光源尽管千差万别，发光的过程基本上是这两种。本世纪二、三十年代发现了一种发光过程完全不同的新光源，现在已经实际应用。这种新光源就是场致发光灯，也叫固体发光灯。
有这么一间房间，里面既没有灯泡，也没有荧光灯管，连一只台灯都没有。这样的房间到夜里该一团漆黑了吧！正相反，电钮一开，整个房间都放出微带绿色的光，你在里面可以看清字典上的小字。为什么只见亮光不见灯呢？原来房间里用的不是常见的灯，而是围绕着房间的四壁有一种新光源——平板式场致发光灯。这并非是“天方夜谭”，而是现代科学的新成就。
在大型体育馆里，你会看到一种新型记分牌，记分员一按电钮，它就自动变换记分；记分牌上的阿拉伯数字发出清晰、明亮而又柔和的黄绿光，这也是场致发光灯。在飞机机舱里，你会看到“No Smoking”（禁止吸烟）的信号牌，上面的字符发出醒目的红光，这也是一种场致发光灯……国外还有人想用场致发光灯做成显像管，一只显像管比一块黑板还薄，图像比玻璃的真空显像管大得多。如能用这样的显像管制成电视机，将会受到大家的欢迎。什么叫场致发光呢？这是指有些固体能在电场的激发下直接发光这样一种现象。平板式场致发光灯像一块很薄又很大的夹心饼干。夹在中间的是发光主体——一层由荧光粉和树脂或搪瓷混合成的荧光粉层，有时还多加一层保护层，防止荧光粉层在电场下击穿。两块“饼干”，一块是透光的玻璃板，上面涂上透明的导电膜，作为灯的一个极；另一块是金属片，既当电极，又可以反射光。这层“夹心”——发光层不到1/10毫米厚，两面的“饼干”也很薄，整个灯像一块薄板，和我们日常见到的灯没有一点相像，难怪人们认不出来。这种灯的发光层上要加上电场才能发光，所以，电极是什么形状，发光也就是什么形状。如果把电极分成许多小格，有些小格加上电场，有些小格不加电场，加电场的发光，不加的不发光，这样就可以组成各种图案、数字或文字。进一步，还可以控制电场加入的方式，产生各种变化。格子分得很细，成为一个个小点，电场变化得快，就可以显示电视图像。
实用的荧光粉主要是高纯度的硫化锌晶体，掺入一点金属杂质做激活剂。所掺杂质的成份不同，比例不同，发光的颜色也不同。可以发出蓝、绿、黄光，其中以绿光材料最好，所以一般场致发光灯都是绿色的。要得到红光，可以在玻璃表面涂上有机荧光涂料，把黄绿光转化为红色荧光。有了这许多色彩，配起来就可以得到白光。真是色色俱全，五彩缤纷。
场致发光灯的电源可以是直流，也可以是交流的，以交流电源为主。飞机上有400赫的交流电，是场致发光灯最好的电源。
这种灯的理论光效很高，约100流明/瓦。而实际上受制造工艺的限制，最高只有15流明/瓦，不比普通白炽灯高多少，大批生产时光效更低。它的突出优点是耗电少，每平方厘米约一毫瓦，一块记分板耗电不到一瓦；寿命长，可以用几万小时，相当可靠。它是名副其实的冷光光源，再加上结构简单，所以虽然目前光效低、价格高，仍是一种使用广泛的指示、显示灯。
除了前面提到的几种用途以外，场致发光板可以做收音机和电视机的调谐标度盘、公共场所出口信号灯、汽车仪表盘和公路的路标牌等。飞机上要用耗电少、重量轻的光源，场致发光灯恰好能满足这些要求。机舱信号、控制板照明、地图阅读器等都用上了场致发光灯。在科研中，场致发光板还可以做成图像存贮板，用来显示γ射线、χ射线、紫外线以及红外线等不可见射线。
当然，场致发光是一种发展中的新光源，发光材料的性能和灯的性能都还要进一步提高，才能发挥更大的作用。
明天更光明
时代的列车在飞奔，“不满足”是这一列车的轮子，载着人们滚滚向前！
人类和黑夜进行了几十万年的斗争，近百年来取得了辉煌的胜利。特别是白炽灯出现以来，照明领域发生了翻天覆地的变化。白炽灯到本世纪初发展成钨丝白炽灯。而电弧灯到了本世纪发展成30年代的荧光灯，40年代的高压汞灯， 50年代的氙灯，60年代的金属卤化物灯、高压钠灯，70年代的无极荧光灯等等，形成了庞大的照明工业，真是万紫无极荧光灯千红，争光斗艳。灯的性能也越来越好，光效从爱迪生第一只实用白炽灯的每瓦 1.4流明，提高到高光效灯的每瓦140流明，整整提高100倍。灯的寿命从几小时提高到几十万小时。最亮的光源可以比太阳还亮（如激光），最大的放电灯长度在一、二米以上，功率几十万瓦；最小的白炽灯泡直径不到0.8毫米……
但是人们并不满足，还在不断努力、不断探索、不断前进！人们要使最少的电能发出最多的光能，要用最少的钱获得最好的灯，达到尽可能好的照明效果，要使照明灯的使用寿命越来越长。总之，人们还在努力寻找经济、长寿、方便和高光效的光源。
热辐射灯的特点是发连续光，使用方便；缺点是寿命短，光效低，大量电能变为热损失。充气或用卤钨循环原理制成的灯，光效虽有提高，人们还是不满足。继续改进的一条途径是提高热辐射灯的灯丝工作温度。例如氟钨循环就是一种方法，如能实现，可以稍稍提高工作温度，提高光效和寿命。另一条途径是找熔点更高的材料，这样的材料早就发现了，而且不止一种，但是有的加工性能差，有的容易蒸发，有的在高温下不稳定。比较好的是碳化钽，熔点达4150K，1963年已经克服加工困难，用来做白炽灯，工作温度达到3500～3600K，光效和光色均有改善。
还有一种想法是：既然白炽灯中有大量的热损失，其中大部分是红外辐射，能不能把红外辐射利用起来呢？从根本上讲，这种想法更富有创造精神，因为白炽灯中可见光能只占5％～6％，而红外辐射却占75％左右。如能利用起来，光效就不是10～20流明/瓦，而是100～200流明/瓦了。世界上点这么多的白炽灯，如能把光效提高10倍，90％的电能就可以省下来，这将是一项多么重大的改革啊！有没有人想过这小灯泡里的大事业呢？确实有人在想。提出来的一种方法是在白炽灯泡壁上涂上一层红外反射层，透过可见光，把红外线反射回去加热灯丝。另一种方法更妙，要找一种特殊材料，直接把红外辐射转化为可见光。对这两种方法都在做研究，也取得了一定的进展。
气体放电灯是一种正在迅速发展、日趋成熟并在广泛使用的光源。它的特点是高光效、长寿命、花色品种繁多；主要缺点是使用不如白炽灯方便。这种灯也在不断改进和发展。现在，已经试验成功一种高频无极荧光灯，它兼有荧光灯和白炽灯的优点：光效高，寿命长，使用又方便。它的外形和100瓦的白炽灯泡一样，不过它有内外两层泡壳组成，泡壳之间抽真空，充入一定量的汞和氩，外层泡壳的内壁涂荧光粉。它和荧光灯、白炽灯都不一样的地方是没有灯丝。它的灯头上有一个高频电子组件，把220伏交流电变为高频电流，通过磁性线圈在灯泡内形成高频电磁场。在高频电磁场作用下，氩汞混合气体中产生高频放电，发出强烈的紫外线，然后荧光物质把紫外线转变为可见光。用无极荧光灯代替白炽灯，可以节省60％～70％电能。这种灯目前正从实验室走向工厂，是一种有前途的新型荧光灯。
同时，人们利用稀土铝酸盐荧光材料，制成了红、黄、蓝三基色荧光粉，可以制成光效和光色兼优的荧光灯。其他如高压钠灯和低压钠灯正在继续改进。一些金属卤化物的新灯也在继续发展，还在研究进一步提高气压、简化结构、改进工艺等方面的问题，以便使之更加实用。
另外，人们还发明了一种利用放射性同位素激发荧光粉发光的灯，叫做原子灯。这种灯不用电源，可以自动发光，寿命达十几年，使用也比较方便可靠。不过，它还在发展阶段，不够完善。
为了寻找更理想的灯，人们还在研究怎样跳出白炽灯和气体放电灯的框框，作更大胆的设想，研制发光原理根本不同的新光源。
从能量利用的角度考虑，用电的光源并不理想。目前的电能大多是从燃料燃烧产生的。燃烧产生热来推动发电机，从化学能转化为机械能，然后发电机发电，再从机械能转化为电能，总的转换效率只有30％左右。电能再转变为光能，平均效率约10％。所以从化学能转化为光能的总效率才3％。能不能把化学能直接转化为光能呢？能，自然界给了我们种种启示。自然界中存在许多发光的动物，萤火虫就是其中的一种。
夏夜在农村里乘凉，经常会看到萤火虫慢慢地闪动着黄绿色的光。据说，古时候还有人把许多萤火虫捉来当灯。萤火虫发的光是由一种叫“萤光素”和一种叫“萤光酶”的物质和氧气产生化学反应时放出来的。经过研究，人们发现萤火虫发光的能量转换效率高达97％！我们现在用的光源距离这样的水平还远着哩。真是科学无止境啊！目前有人研究把镁氧化时的化学能转化为光能，制成镁光灯。在古老的照相馆里曾用过这种镁光作光源，淘汰了几十年后，人们又想到它了，据说现在这种灯的效率已可达到10％。
还有一种设想是利用世界上最大的能源——太阳。目前利用太阳能，主要是使它转变为热，例如太阳灶；或使它转变为电，如太阳能电池。是否可以用太阳来照明呢？白天利用太阳比较方便，建筑物采光性能好，就可以直接利用太阳光。采光不好的，也有可能通过高效的光学装置把阳光引入室内，国外已经有人在做这方面的实验。晚上呢？目前还没有太好的办法。是否可以大胆地设想，将来会发明一种蓄光系统，将白天的阳光储存起来，到夜间放出来供人们使用呢？应该是可以的。从某种意义上讲，整个科学技术史就是由大胆设想、刻苦钻研和辛勤劳动构成的和谐而美妙的乐章。大胆设想、刻苦钻研和辛勤劳动将为科学技术发展带来美好的未来，也将使未来的灯更加光辉灿烂！
船 舶
早期的水上运载工具
原始工具
筏是人类最早的水上运载工具。
远古时代，生活在水边的人们，羡慕鱼儿能在水中戏游，叹息自己无法逾越宽阔的江河。
偶然，有人看见又大又重的树木落入江河中却总是漂浮在水面上，发现有些物体是有浮性的，就试着借助浮性良好的物体浮水渡河。
经过漫长的岁月，人们动手制作出了用许多根木头扎在一起的水上运载工具——木筏。有的地方生长竹子，那儿的人就用许多根大毛竹编扎在一起，制成竹筏。乘筏渡水，人在筏上，不仅不再受浸泡之苦，而且还可以运载一些物品，这比抱着浮具游渡可稳妥多了。
但是，筏还不能算船。水上运载工具必须具备了容器的形态，并且具有干舷，才可以算作舟、船，筏并不具备这些特征。
独木舟的问世，使人类文明史上出现了船的雏形。独木舟是用一段圆木制成的舟船，它产生于新石器时代。人们利用火和石斧等工具，把砍倒的树木中间掏空，就制作成了可以运载人和物品的独木舟。
在我国浙江余姚河姆渡新石器遗址出土的文物中，发现了独木舟模型，这是7000年前新石器时代的遗物，这说明，至少在7000年前，我国已经有了独木舟。
有了筏和独木舟，人们便可以到深水区去捕捞，扩大了水上生产活动的领域。
人们的生产活动需要更长更大的船，可是独木舟的容量受到原木体积的限制，而且砍倒并掏空一棵大树也很不容易。到了青铜器时代，人们制造出了比石器锋利得多的金属工具，不仅减少了砍伐树木的难度，而且能够将圆木剖成木板。能工巧匠们便使用斧、凿等金属工具将木板拼接起来，造出了木板船。
用木板造船使船身的长度、宽度不再受原木的限制，人们将许许多多的短板、窄板拼接成了又长又大的木板船。用木板造船是人类造船史上一次划时代的飞跃，为后来建造更大的船打下了基础。
早期的筏、船全靠人力来推进，所使用的工具主要是篙、桨和橹等。
篙是一根长长的木杆和竹竿，将它伸入到河底，船上的人用力向后推动篙，使船筏前进。
桨则是划水的工具。从浙江省余姚河姆渡新石器遗址出土的几支木桨来看，有桨面和桨柄宽度差不多的整体窄桨片，有桨面长于桨柄的整体宽桨片，还有桨面和桨柄分别由两块木料制成、用绳索捆扎在一起的组合式宽桨片。篙只能在浅水中使用，桨就不受此限制了。
橹也是通过划水推进船舶的工具，它还是中国的一大发明！在长沙出土的西汉船模中已有一支橹，这说明我国早在公元前1世纪时，已经发明和使用了橹。橹有点像桨，但比桨大；它的划水方式也和桨不同，桨划水时要不时地露出水面，而橹却不用出水，橹板的剖面呈弓形，在水中左右摆动时就能形成推力，使船只前进。后来，橹传入了欧洲，还被英国海军引用了呢！据说，轮船上的螺旋推进器还是受到橹的启发而发明的。
最早用稿来开船
船诞生后，就有个如何使船按照人们指定方向航行的问题。
起初，原始人类扒在浮木上，用手、脚划击水流，利用水对手脚的反作用力推动船只前进；后来，人们就用树枝、木片来推动前进；再后来，又在树枝、木片的基础上出现了用竹竿或木棒制成的篙子，用它支撑水底或岸边的物体，使船前进。
为了增加篙的使用寿命和增加篙子的用途，人们又在篙的下端包上铁制的尖尖的篙头，并在篙头上安装了铁钩，尖篙头用于支撑河岸和河底，铁钩用以钩住别的船或岸边的物体而使船移动。
由于篙子制造方便、使用简便，所以，即使其他推进工具发展起来以后，篙子仍被广泛地使用。现在，江南水乡、塞北平原，人们仍常常可见用篙撑船。一些小型机动船，也备有竹篙。船只离、靠码头均用篙子，就是大河船和海轮上，也都在船舷或船尾部修建有撑篙用的走廊，以便在浅滩航行或靠岸时助一臂之力。
不过，篙子撑船也有缺点，其只能在河面窄、水浅的河流中使用，一旦遇上河宽、水深的江河、大海，篙子简直毫无用处，因为，篙子撑不到河边、水底！
看到这里，也许有人会问：“加长篙子不就可以解决问题了吗？”是的，对于一些不太深、不太宽的河，加长篙子也能解决这一难题，可是，篙子的长度毕竟有限，对于更深、更宽的河，加长篙子也够不着河岸、河底。况且，篙子加得太长，重量就增加了，使用很不方便，篙子过重，人也拿不动了。
篙子就这样日渐从船舶的主要推进工具的位置上退了下来。
让我们荡起双桨
前面我们曾经说过，原始人类扒在浮木上，用手、脚划击水流推动船只前进。后来，人们又把木头削成扁形，用作划水，利用水的反作用力推动船只前进。这，大概就是最早的桨。
尽管原始的桨极其简陋，但是，它的发明却使人类彻底摆脱了河岸、海底的束缚，因为，人类借助桨已经能够在远离岸边和篙子够不着底的水面航行了。
桨诞生的准确时间已难以考证，但在我国出土的文物中发现，在 7000多年前浙江余姚河姆渡遗址、5000多年前的浙江杭州水田畈和吴兴钱山漾遗址中都发现有早期使用的短桨。尽管加工均较为粗糙，但从桨板面积分析，当时的人类已经意识到划水面积越大，推进船只的力量也越大，船只航行的速度也越快。
随着造船技术水平的提高，船体逐渐增大，船舷也越来越高，原先的短桨就显得不适应了。于是，人们就把桨柄加长，桨板加宽，做成长桨。短桨变成长桨之后，桨的重量也就增加了，握在手中操作显得很沉重。于是，人们便将持桨的方式逐步改成“搁”在船舷上的“搁桨”。为了防止滑动，人们又在船舷上设置了一个支承点——桨座。有了桨座这个点，桨就变成了杠杆，划桨便显得轻松、方便了。
为了提高船舶航行速度，人们除了加宽桨面之外，还增加了桨的数量。桨多了，船只航行的速度也就加快了。特别到了后来，随着船只参加战争，人类对船只的航行速度要求也越来越高，于是，多桨船就出现了。
多桨船的桨之多在历史上曾发展到了令人难以相信的程度。人们不仅在船的两舷配上了桨，还在船的高度方向配上了几层划桨手。在长沙的一座西汉墓中曾出土过一只木船模型，上面竟有16支完整的长桨。梁朝侯景军中使用的一种高速快艇，竟有160支长桨，其进退相当迅速。当时，人们曾形容它像风、电一般迅速。
以桨划船的方法在世界各地都诞生过，至今有的地方还广泛地使用船桨呢！
大海航行靠舵手
操纵船的航行方向的设备——舵是中国历史上的一大发明，也是中国对于世界造船和航运事业的一大贡献。
舵是由桨演变而来的。早期人们是通过划桨动作的变更来控制船只的航行方向，后来逐渐出现了专司航向的舵桨，并把其安装在船尾。舵桨从此便失去了划水的职能，不再离开水面，仅靠在水中左右摆动来掌握航向。其外形也不断得到改进，特别是桨翼变短变宽，增大了与水的接触面积，加强了控制方向的性能。舵也在这基础上应运而生了。
早期的舵柱是由舵尾斜伸而出的，还保留有舵的痕迹。在舵的实际应用中，人们对其不断加以改进，把舵柱改为垂直伸进水中，舵面跟舵柱的联接位置，也由舵面中部移至边上，于是变成了垂直舵。同时，还出现了平面舵，就是把一部分舵面面积分布在舵柱的前方，从而缩短舵压中心与舵轴的距离，减少转舵力矩，使操纵更加轻便。此外，中国古代还发明了一种开孔舵，就是在舵面上打许多小孔，这样不但转舵较为省力，而且由于水的表面张力的作用，不影响舵的性能，可称得上是一种别具匠心的发明。
舵的作用原理与桨不同，桨是通过划水时所产生的反作用力推动船只前进的。舵不划水，但当船舶航行的时候，船尾所产生的水流会在舵面上形成水压——舵压，由于舵压的作用，船舶就能改变航行的方向。舵压虽然很小，但是因为它与船舶的重心距离比较大，所以使船体转动的力矩也比较大。根据杠杆原理，即可得知其推动船舶转动的功效很强，只要舵的大小适当，满载的大船也可在舵的作用下自如转向。正如南来周去非在所著《岭外代答》中所说：“如一丝引千钧于山岳震颓之地，真凌波之至宝也。”
舵大约在10世纪时被阿拉伯航海者所引用，12世纪时又由阿拉伯传进欧洲。舵的使用使远洋航行成为可能，因此欧洲学者把舵的引进和使用，作为开创15世纪大航海时代的科学条件之一。
特别值得指出的是，类似宋代时使用的平衡舵，欧洲直到18世纪末、19世纪初方开始采用，而且至今仍是船舶设计中降低转舵力矩的一个最普遍和有效的措施。
鱼儿的尾巴变成橹
橹是中国在造船和航行技术中的一项杰出成就，有位美国学者甚至称它
“可能是中国发明中最科学的一个”。
用桨划水使船前进，只是在划水的时候做有用功 （实功），而在桨离开水面后的整个过程都做无用功 （虚功），人力之浪费是可想而知的。能否找到一个巧妙的办法，使划动既省力又能连续做有用功呢？人们经过不倦地探索，终于发明了新的船舶工具——橹。
在历史上有这么个传说，说巧匠鲁班看到鱼儿摇动尾巴向前游动，就削木为橹。橹虽然不是鲁班发明的，但这传说却反映了橹是依据鱼儿摇尾前进的道理而创制的。根据出土船模和文献记载，可以看到橹在公元前1世纪时已经问世。
橹的外形有点像桨，但比较大，支在船尾或船侧的橹担上，入水一端的剖面呈弓形，另一端系在船上。用手摇动橹担绳，使伸入水中的橹板左右摆动。橹板摆动的时候，船只跟水接触的前后部分就会产生压力差，形成推力，推动船只前进，就像鱼儿摆尾前进一样。橹从桨的间歇划水变成连续划水，提高了功效，因此有“一橹三桨”的说法，意思是橹的效率可以达到桨的3倍。陆游更用“健橹飞如插羽翰”的诗句，来形容用橹推进的船像飞箭一样快捷。而且橹巧妙地利用杠杆原理，只要来回推动橹担绳就可以摇动船只前进，减轻了用桨划水要把桨提出水面的笨重劳动，操作轻便，连老人、妇女、小孩都能够操纵。因此，这种结构简单、轻巧和高效率的船舶推进装置一经问世，便迅速地得到了推广，并在应用中不断改进。
橹最初是安装在船侧的，后来单橹船的橹移到了船尾。大船则安装有多支橹，橹数有8橹、10橹，以至多达36橹的，有的装在船尾，有的装在船侧。橹的大小亦视船只的大小而不等，有1人、2人、6人摇的橹，也有10人以至20人、30人摇的橹。元代阿拉伯旅行家伊本·拔图塔在其所著《游记》中，记述有中国船上的橹，说：有的“像桅杆一样大，要用十到十五人来工作”，而且“一定要站着”；在沙船里大约有20支橹，要30人面对面地站成两行，往来摇动。为了使每个人所使的力整齐划一，在摇橹时要齐声合唱，经常喊的是“啦、啦、啦”。这段记述，为我们描绘了一幅生动的摇橹图景，使我们仿佛听到了橹手们合唱摇橹号子的声音，看到橹手们摇橹推动船只前进的情景。
17、18世纪时，来华的传教士把橹介绍到欧洲，引起了重视。1742年英国海军在改造船舰的试验中，曾在一只小帆船上安装了“一组中国式摇橹”。18世纪末、19世纪初发明的螺旋推进器，亦曾受过槽的影响。
顺风扬帆启航程
篙、桨、橹，都是一些运用人力的船舶推进工具，但人力毕竟有限，用人力来推进船舶，远远不能满足人类的需要。
要想船儿跑得快，就得寻找能替代人力的新的动力。
人类在长期航行的实践中发现，风能翻船也能推动船舶的航行，顺风航行，不用划桨也能前进。后来，人们进一步发现，风推动船舶的力量不仅与风本身的大小有关，而且与船体受风面积有关，受风面积大，船舶航行的速度就快。于是，人门开始尝试着将衣服等捆绑在船体上的竖木上招风，很快就发现，船舶航行的速度加快了。后来，人类专门制成了兽皮和其他织物，在顺风时挂在船体上招风，逆风时就降下来，于是，早期的帆就这样诞生了。
中外帆船诞生具体时间均不甚清楚，从史料记载来看，中外帆船诞生的时间相近，均在公元前3000多年前。帆可以分为方帆、斜帆和挂帆三种形式。最早的帆是方帆，主要出现在我国和古埃及。方帆由布制成，形状实际上是长方形的，呈正装式样，它们藏在上下两桁之间，固定在船桅上。由于这种只能利用顺风，侧风、斜风和顶风等无法利用，只能将帆收起来。于是，人们又改变了帆幕的装置方式，使两边对称的正装方式改变成两边不对称的斜装方式，这种不对称的斜装方式两边受风力不向，形成了一个压力差，从而可以接受侧向的风来推进船只前进。同时，人们还发现只需将固定挂帆改为可以随着风向改变而改变的挂帆.就能够随意利用各个方向的风推动船舶前进了。当风从侧面吹起，只要把帆转动，使之与风成一个角度，帆上就受到推船前进的风力。在这种情况下，风也推船向横向移动，这只需利用舵使船头稍稍迎着风向，便可抵消横向移动的影响。如果风从前侧方问吹来，可以把帆转得更多一些，使帆与风向保持一个角度，帆上仍然可以得到推船前进的风力，不过比侧风所得到的风力小一些。如果风是迎面吹来的，人们将帆转到最大角度——纵向，在逆风航行时，船走的是“Z”字航线，如果船是迎着北风向北航行，就轮流朝东北和西北方向开，“Z”字航线在总体上是顶风，在每一曲折中又把顶风转化为侧风或前侧风，船就在这种曲折中不断前进。
为了更加有效地利用风力，提高船舶的航行速度，单桅单帆的帆船逐渐演变成多桅多帆的帆船，一艘船上的船帆甚至可达近百幅，而且帆的种类各不相同，从而极大限度地利用了风力。
帆增加了，船舶的航行速度也加快了，但倘若遇上风暴，来不及收降的船帆很可能变成翻船亡人的罪魁。在航海实践中，人们摸索到了许多减帆、收帆的方法。要收帆时，只要把上桁降下，帆便卷起，还可以用帆索，从甲板上掷过帆桁，拉紧帆索，把帆索拴在桁上。为了减帆方便，可以把下部的帆和上部的帆分离开来。减帆时，把下部的帆卸下，船的速度就会降低。也可把整片的帆分成许多小块，需要减帆时，只要把小帆收起来就行了，不需要卷叠整个大帆。
公元15世纪之后，我国劳动人民又开始将帆船上的篷帆加以简化，大多数船上仅有两根至三根大桅，即使是长达60米，载重几百吨的大船，也仅设置两根至三根大桅，外加两、三根小桅，且每一根桅上仅挂一面帆。帆的数量减少了，风力却没有减少。人们在减少帆的数量的同时，把每一面帆加高、加宽，提高了每面帆的受风面积。同时，人们还将用竹片或席子编成的席子帆改为夹有竹条的布帆，从而使船帆变得简单而有效果。
在我国南海海面，人们还把帆的下风 （也就是桅后的宽边）的边缘做成折角或曲线形，上部较小而下部较宽大，这种形状的帆，风压力中心更低，船所受的力矩就小，不易被风吹翻。当船遇大风时，把帆逐步放落，帆的面积迅速减少，船所受风力也迅速减小。而在升帆时，帆面积迅速增大，可充分利用风力行船。
船帆，至今仍是深受人们所喜爱的无偿动力源，甚至连一些国家海军的训练舰，至今采用的仍是帆动力。
导航设备指南针
导航设备就是引导船舶航行的设备，大家对这个名字也许不甚清楚，但对被誉为我国古代四大发明之一的指南针这一我国古代著名的导航设备却是很熟悉的。
大家知道，人类在陆上行走还常常迷路，在科学技术还不发达的古代，船舶一旦行入茫茫大海，要想辨明航行的方向、航船所在地就更加困难了。
在船舶诞生之初，人类从来也不敢贸然远行，船舶也只能在海岸附近航行，船舶航行最远处就是人类目力所能达到的最远处。之后，人类发现，每天日影最短的时候太阳的方位恰好是正南，用它可以判定东西南北；后来人类又发现，北极星恒定在北方的方位，而北斗星一直在北极星的附近，指示着北极星的方位，夜间可以用它来判知东西南北。这样，人类便开始借助日月星辰判断海上航行的方向了。这种古老的天文导航方法，在我国古代叫做
“牵星过洋术”。东晋时代名叫法显的和尚曾在他的《佛国记》中记载了他在1500多年前从印度乘船回国途中借助日月星辰导航的过程。
到了800多年前的宋代，海船上装上了我们祖先的伟大发明之一——指南针，出现了磁罗径，导航方法有了新的发展。1119年宋人朱彧所著的《萍州可谈》记有“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针或以绳钩取海底泥，嗅之便知所至。”这形象地介绍了当时的导航方法，也说明指南针已在当时得到了应用。
我国历史上最著名的航海家是明代的郑和，自1405年至1403年的25年间，他曾先后七次率庞大的船队往返于南洋、印度洋和阿拉伯海，南至爪哇，西到非洲东海岸，规模最大的一次远航由63条大船和2.7万多人组成，而这样一支庞人的船队同样是采用“牵星过洋术”而导航的。
“牵星过洋术”是应用《过洋牵星图》而判断船队航行所在地的。大家都知道，有些星星靠近人们的头顶，有些星星靠近海水和天空的交线——水天线，它们从水天线向上仰起的角度是不同的。航海者在不同的时间不同的地点航行，看到的星座不同，星星的仰角也不同。而《过洋牵星图》标记的就是船舶在不同时间不同地点看到的星星仰角。航海者在航行中，使用一种简单的测角仪，测量从水天线到星星的仰角。测量日月星辰的仰角，既要看到日、月、星星，又要看到水天线。晴朗的白大，能够看到本天线和太阳，晚上虽然有很多星星，但是，看不到水天线，黄昏和黎明的时分，既可以看到星星，又可以看到水天线，只有在这个时间，才能测量星星的仰角。把测量的结果，和一幅幅“过洋牵星图”去比较，参照图上记载，就可以知道船队所在的大略位置，从而决定继续航行的方向。
我国最初的指南针采用的是水浮法，后来，水浮法指南针被称为水罗盘，即把磁化了的铁针穿过灯芯草，浮在水上，磁针浮在水上转动来指引方向。把指南浮针与方位盘结合在一起，就成了水罗盘。在明嘉靖年间以前，我国一直使用水罗盘，其制作简单方便，但不太平稳，易随船舶的摇动而摇晃。指南针于十二三世纪传入阿拉伯，后又传入欧洲。之后，欧洲人将磁针放在钉子尖端，可自由转动，制成了旱罗盘，旱罗盘有固定的支点，不像水罗盘那样不平稳，性能更适用于航海，故在明嘉靖年间，我国也开始使用旱罗盘。
指南针应用于航海，是航海史上的一项划时代的创举。可以这样说，如果没有指南针，就不会有近代航海事业的大发展，就不会有地理大发现，就不会有各国间大规模的经济贸易和文化交流，更不会带来丰富多彩的近代文明。马克思曾这样宣称：“指南针打开了世界市场并建立了殖民地。”（《马克思恩格斯全集》第47卷第427页）
此后，人类又发明了电罗径、雷达、卫星导航仪，其导航方法与古老的天文导航、指南针导航大相径庭，这里，我们就不一一述说了。
远方的灯塔
虽然对任何不能靠岸的船来说，靠星星的指引比在白天还容易航行，但是希腊人在公元前5世纪就知道在夜里用灯塔来指示港口了；而灯塔在地中海的出现，无疑要比在希腊早得多。虽然最早的不朽建筑是讲希腊语的人搞的，然而最著名的灯塔却是亚历山大城的法老所建（约建于公元前300～280年）。斯特拉波描述亚历山大的灯塔说：“在这个小岛的末端，岩石屹立，水环浪打，悬崖上用白色大理石建造了一座灯塔，美丽壮观，有许多层。以这个小岛的名称命名。”古代的另一世界奇观——罗得的巨像，也是一座灯塔。后来的人们普遍认为这是太阳神阿波罗的像，他两脚分开，横跨在罗得港。它确实是一尊巨像，为利西普斯的学生查尔斯所建，但他一定是站在这个海港的入口处的什么地方，两脚绝不会横跨港口。这尊像用青铜塑成，毁于公元前224年的一次地震。
所有早期的灯塔 （包括罗马人建的许多灯塔，比如在公元43年后不久，为了帮助侵略部队，在多佛建的灯塔）都是应用石料或毛石建成的塔，在塔尖上的一个容器里燃烧木柴或煤炭。
灯塔到18世纪才有一些改进：英国的埃迪斯通灯塔，最初是木结构（建于1698年，毁于1703年的一次风暴），后来改成橡木和铁结构（建于1708年，毁于1755年的一次火灾），最后又由斯米顿于1759年改成混凝土结构。三种结构的埃迪斯通灯塔都点蜡烛，后面用简单的金属镜反射蜡烛光。
1784年，阿冈德发明了一种适用于灯塔的燃油装置，但是这种装置到19世纪末就不用了，因为这时有了乙炔气体，在这之前（1862）还出现了电碳弧光灯。现在是使用氙高压弧光灯。
阿冈德的灯芯和一个抛物线状的金属镜一起使用。1822年，弗雷斯内尔制造出了一种透镜，能将光束聚集起来投射出去；他便用这种方法改进了灯塔的照明。这种复合透镜一直到现在还在使用。
水密隔舱好办法
宋元时期，在西太平洋和印度洋的远洋交通中，中国船舶一枝独秀，占据着主导性的地位。不但中国人乘中国的船，沿岸各国，包括阿拉伯的商人、教徒、使节，也大多乘坐中国船。其重要原因之一是中国船舶安全可靠，而这是与水密隔舱结构的采用分不开的。
所谓水密隔舱，就是用隔舱板把船舱分隔成各自独立的一个个舱区。这种结构至迟在唐代即出现。泉州湾出土的宋代海船被分为13个舱，韩国新安海域出土的元代中国船分为8个舱。从这两艘古船上，可以看到当时水密隔舱结构的形式。
水密隔舱的采用，是造船史上的一项重大创新。它改进了船舶结构，提高了船舶性能。
首先，它提高了船舶的抗沉能力，增加了人员和货物在航行中的安全性。由于各舱各自独立，即使有一、二个，甚至几个舱破损进水，水也不会流入其他的舱。从船的整体看，其浮力依然存在，不至沉没。如果进水较多，船体支撑不了，可以抛弃货物，减少负载，便能延缓下沉速度。这样，就可以立刻进行修补，或者驶到就近的港口修补。而没有水密隔舱结构的船舶，情况就完全不同，只要底壳破损进水，水就会漫及全舱。破损不大还可封堵，破损较大时，由于海水压力很大，就无法封堵，只好眼睁睁地看着船舶连同人员和货物葬身海底。由此可见水密隔舱结构意义之重大。
其次，由于厚实的隔舱板与船壳板紧密钉合，增加了船体的横向强度。而且隔舱板实际上起着肋骨的作用，从而取代了肋骨，简化了造船的工艺，并使船体结构更加坚固。
而且，由于分舱，不同的货主可以同时在各个舱中装货或取货，提高了装卸效率，货物也便于管理。
正因为水密隔舱结构的优越性，因此它问世之后，很快被推广，并受到中外客商的欢迎。元代意大利旅行家马可·波罗在它的《游记》中，曾记述了中国的水密隔舱，说：“比较大一些的船，有十三个货舱，就是船里面的隔舱，是用硬木板装隔的，（与船壳）很紧地钉在一起。如此，若船发生意外，忽然触礁或受到鲸鱼的撞击而产生漏洞，这种事故是经常发生的……船员一旦发现漏洞，立即将舱里的货物，搬到别的舱里。由于这种舱隔绝得十分严密，所以一舱进水，并不影响其他船舱。等船员将损坏的地方修复后，将货物仍搬回原处。”
大约18世纪末，水密隔舱结构开始引起西方的重视。1787年，美国著名科学家和政治家富兰克林在关于美国和法国间的邮船计划的信中，即指出采用中国的分舱方法，“对于乘客将是一种莫大的鼓励”。1795年，英国在改造海军舰船时，就明确提出引用中国的水密隔舱结构。其主持者本瑟姆将军说，他所造的船，“有增加强度的隔板，它们可以保护船只，免得进水而沉没，正像现在中国人做的一样。”从此，中国的水密隔舱结构，逐渐为欧美，以至世界各国的造船界所采用。
船舶略览
现代轮船的始祖
所谓车船，是一种带轮状推进器的船只。它以轮桨代替桨和橹作为推进工具，以脚踏轮桨取代划桨和摇橹。现国内外科技史家均一致公认，车船是近代轮船的始祖。
车船在8世纪时已经问世。其最早的文字记载，见于《旧唐书·李皋传》，说李皋“常运心巧思为战舰，挟二轮蹈之，翔风鼓浪，疾若挂帆席，所造省易而久固”。也有人认为南北朝时祖冲之所造的“千里船”，可以日行100多里，就是车船，但由于有关记载的文字过于简略，没有只言片语提到船上构造，故难于确定。
车船自出现后就一直被作为军事用船，南宋时期是其发展的鼎盛时期。这时期先后建造了大批车船，船体大小不一，轮数有四车、六车、八车、九车、十数车、二三十车，最多者达九十车。大型车船一般长20～30丈，吃水深1丈左右，可以载600～700名士兵。最大的车船能载1000多人，长36丈，宽4丈1尺，高达7.2丈。大中型车船上置有重型武器拍竿，制如大桅，长10余丈，上置巨石，下作辘轳贯其颠，遇到敌船时，即用拍竿发射巨石，将敌船击碎，战斗力很强。同时车船行驶快捷，进退皆可，轮桨外有护板防护，故在水战中屡建奇功。其著名的战例有：
1130年，洞庭湖钟相发动了反对南宋王朝的起义，钟相牺牲后，杨么继任为总首领。在宋军与义军的战斗中，宋军的都料匠高宣曾造20至23车的大船，能载战士200～300人，使义军的小船无法抵挡。后来，车船连同制造者高宣被义军俘获，在二个月中高宣为义军建造大小车船10余艘，皆有二重或三重楼，轮数多者有22车、24车，大者可载千余人。于是义军愈益雄壮，
“浮舟湖中，以轮激水，其行如飞，旁置撞竿（即拍竿），官舟迎之辄碎”，屡挫宋军。至1135年，杨么义军才因叛徒出卖，为岳飞所败。在历史小说《说岳全传》第28到30回中，描述的岳飞与太湖起义军杨虎所进行的战斗，就是根据这段史实而编写的。
1161年，40万金兵在国主海陵王完颜亮亲自率领下抵达采石（今安徽马鞍山市东岸），试图强渡长江，驻守采石的18000名宋军，在虞允文的带领下顽强抵抗。十一月初八日，完颜亮指挥几百艘战船强渡长江，为首的 70艘已抵达南岸，岸上宋军拼死抗击。这时，虞允文派遣车船猛烈冲击中流的金兵战船。由于金兵战船底阔如箱，行动不便，又不熟悉江中航道，大多动弹不了，故被宋军车船撞沉的达一半以上。经终日激战，宋军取得了采石第一战的胜利。第二天又打退金兵的反扑，终于保住了采石，逼使金兵退回扬州。虞允文估计金兵将会进攻京口（今江苏镇江），继续南犯，于是率领16000人援助京口。他命令士兵踏车船在大江中来回巡防，船在江中回转如飞，令金兵惊骇不已，始终无法渡过长江。不久，金兵内乱，完颜亮被杀，南渡计划宣告失败。
现代的轮船虽然已经没有“轮”了，但其所以称之为轮船，乃是因为它最初是有“轮”的。最著名的轮船制造者是美国工程师富尔顿，1807年他在纽约制造的用蒸汽机做动力的明轮船“克莱蒙脱”号，其外形就与中国古代的车船相似。虽然我们还不知道轮船和车船有没有渊源关系，但其出现比中国的车船晚了1000多年。
舫船与联环舟
连体船是中国历史上在造船工艺方面的重大发明。其连接方式有两种，一种是横向连接，一种是纵向连接，舫船与联环舟分别是这两种连接方式的代表。
横向连接的连体船在二三千年前的周代就已出现。当时有由多只船体连成的“造舟”，专供天子乘坐；有由4只船体连成的“维舟”，供诸侯乘坐；有由两只船体连成的“方舟”，供大夫一级的官员使用。“方”即为舫，是并两船为一船的专门称谓。由于由多只船体连成的船行动不便，因此，战国以后舫船成为主要的用船。
战国末期秦国国相张仪在劝说楚王不要与秦为敌时说，秦国西面据有巴蜀，大船积粟，自岷山浮江而下，至楚境3000余里，“舫船载卒，一舫载五十人与三月之食，下水而浮，一日行三百余里，里数虽多，然而不费牛马之力”，用不上10日就可到达楚国边关。
汉初郦食其在劝齐王田广归汉的时候，曾分析当时天下归汉的大势，说，在刘邦的号召下，“诸侯之兵四面而至，蜀汉之粟方船而下。”
上列两段史籍记载，可见在战国和汉代时，舫船是重要的运输船只。直到南北朝时，长江和湘江一带，仍呈现着“方船连轴”的繁盛景象。
舫船在必要时还可以分解成单体船，可以说是世界上最早的分解舶。西晋末期，顾荣被朝廷拜为侍中之职，从苏州起程赴任，到徐州时遇到战乱，便弃车乘舫船回返。至下邳（今江苏睢宁西北），他把舫船拆开，使用单船，日夜航行五六百里，终得避开战乱，安全返回家中。
由于大中型船舶的发展，舫船在南北朝以后就逐渐被淘汰了。舫的含义也起了变化，成了有雕饰彩绘的游船之代称。但是，随着科学技术的发展，一些历史上被否定的事物，它的作用又重新被人们所认识，在更高的发展阶段中获得了新的生命。现代出现的双体船就是这样，并已被应用于客货运输、海洋勘探等方面。
联环舟为纵向连接的连体船，是明代水军的一种特殊用船。船长15米左
1 2右，“外视之若一舟，分则为二舟”。前半截占全长的 ，后半截占 。
3 3前截后部钉有两个大铁环，后截前部装有两个铁钩。把铁钩钩住铁环，两舟成一舟；让钩脱离铁环，一舟又分为两舟。水战时，前截装易燃易爆的火药，后截载划桨的兵士，利用顺风或顺流冲击敌船。前截前端钉有带倒须的大钉数枚，撞上敌船后可与敌船钉连，使敌船难于解脱，而自身则因撞击的作用，环钩自解。然后兵士点燃火药炸毁或焚烧敌船，并划后截船返回本营。联环舟的使用在历史上被称为“水战之奇策”。现美国河运中应用的分解舶，明确说明是学自中国，其构造和原理与联环舟一致。
桨轮船问世在中国
一位早期的欧洲发明人曾有过关于制造桨轮船的设想，但没有制造出来。有一份不知作者姓名的手稿，题目是《抗战》。人们认为这份手稿是公元4世纪末的。文中建议设计一只六个桨轮的船，用三头牛作为动力，牛不停地绕圈子拉着桨轮转动，就像磨坊里磨粉一样。人们认为以前未必有这种船，但是我们必须承认，就桨轮船而言，最先有这个想法的似乎是欧洲人。但最先制造出桨轮船的人是中国人，这两者之间没有什么联系。因此，在欧洲这个想法没有产生什么结果，而在我国却导致了几千只桨轮船的产生。
桨轮船最早是在公元418年的一份我国水军行动的报告中记载的。这次行动是南朝刘宋的一位水军将领王镇恶指挥的。在公元670年编的史书中有这样一段描述：
“王镇恶的军队所乘之船都是有篷掩护的猛冲式小战船，水手都隐藏在船内。羌人看见那些船只沿渭河前进，但看不见一个驾船人。由于北方人从未看见过这种船，所以他们每个人都非常惊恐，都称之为神功。”
公元494年至公元497年，祖冲之制造了一只改进的船，被称为“千里船”，在南京的新亭江试用，它不用风力，一天能行很远。它代表了精心设计的桨轮船。
梁朝的一位水军将领徐世谱，在公元552年同侯景作战时使用了桨轮船，他们称之为“水轮船”。在另一次同上述反抗者的作战中，水军将领王僧辨的舰队里有一种船行驶甚快。“双龙夹舰”故“行甚迅疾”（“双龙”应是“双轮”之误）。公元573年，在黎阳的围攻战中，另一位水军将领黄法氍 （也是一位很有名的军事工程师），制造并使用的一些“步舰”显然是用脚踩来操作的桨轮船。
在公元782年至公元785年之间，唐曹王李皋任杭州知府时，进一步改进了桨轮船，史书记载：
“李皋常热衷于制作真正的机器，造战船，使船侧装两个轮子，以踏车使其转动。这种船像风一样运动，掀起波浪如同挂有风帆。建造方法简易而有效，所以船也就坚固耐用。”
书中还提到，船比冲锋的马跑得更快。
在中世纪的宋朝，桨轮式战船确实已问世，它们通常是无舵的，但动作机动，一会儿用用这个桨轮，一会儿用用那个桨轮，使船具有惊人的灵活性。有六个桨轮，或许一边三个，另一边两个等等。轮船能够突然冲进或迅速退出敌人的船队，给敌人严重打击。他们的一些船只在船头有撞杆装备。
据《宋令要稿》记载，公元1168年，水军将领史正志制造了一只 100吨的战船，由一个有12个叶片组成的桨轮来驱动。这意味着一些桨轮船是艉明轮船。像人们常描述的那样，船有奇数的桨轮，那就是一个桨轮在船尾，其他桨轮在船的两边对称地成对组成。然而，即使浆轮在船的左右侧互相对应，它们完全可以单个独立工作。因此可以让一个桨轮停着，让对应的另一个桨轮转动，这很像方向盘的作用。
我国有一本书中载有关于从公元 1130年开始的一些水军桨轮船制造情况的报告：
“高宣原是黄河水军卫队和都水监白波车运司木工头领。他献上一件桨轮船说明书，他宣称这种船可以克敌制胜……他在数日内就制作出了一只八轮船的样船。令人踏船轮于江流上下，证明此船往返均快速而易于操作。船两边有护船轮，因此外面看不见船轮。只见船行如龙，观者认为它是神奇之物。
“后来逐渐增加轮数和体积，以至建造起二十至二十三轮的大轮船，可运载的人数达二百到三百人之多。敌人的小船，都抵挡不住这种船的进攻。”
这时桨轮船都叫做“轮船”。在这之前，有几个世纪中，桨轮船的名称很混乱，人们给船定了各种各样好听的名称，后来才统一了。“轮船”的技术改进很快。不久程昌富制造了约91米长的“轮船”，能载700～800人。
起义者 （杨么）劫走一些“轮船”，并捉走工程师高宣。于是便开始了军备赛。有一段时间，起义者制造的“轮船”比南宋制造的“轮船”更大更好。两个月内，起义者已拥有10多艘多层的“轮船”。这些船比朝廷的船制造得更坚固，更好用。
在斗争的高峰时期，起义者的船队控制着几百艘这种“轮船”。应该强调的一点是，这些船是不适合海上行动的。所有水上战斗都在内河和湖泊里进行。在元朝时期，由于水军的活动更多是在海洋不在内河，因此桨轮船的用途大大削弱。但在公元12世纪，宋朝同起义者作战的高潮时，桨轮船的制造确实发展到了最高峰。
朝廷的军队反过来模仿起义者的桨轮船，而且制造的船更大，有110米长，12米宽，桅杆22米高。从记载看，“轮船”上的人员最多曾达200人。后来桨轮船的数量和重要性都下降了，不过在现代以前，它们还一直发挥着作用，只到现代才销声匿迹。公元1841年，鸦片战争期间，我国在抗英战斗中还使用了这种船只。英国人当时相信，这些船是因为中国人看到英国海军的桨轮船而很快仿制出来的，殊不知我国到那时使用这种船的历史已达 16个世纪了。公元1929年，桨轮船还一直在广州附近的珠江上来回运送乘客，不过现在一艘也没有留下来。
端午节赛龙舟
提起龙舟，大家一定会想到端午节的“赛龙船”。
人们传说赛龙舟起源于纪念我国古代诗人屈原的活动。公元前278年，屈原投汨罗江而死，当地居民怕水中的龙吞噬他的尸体，就把船装饰成龙状，在江面上敲锣打鼓，驱赶水中的龙。后来，每年的端午节就演变成了赛龙舟活动。
其实，赛龙舟早在屈原之前就已经存在，只是没有制度化，而且龙舟一开始也不是为参加划船比赛而创制的，它的前身是一种比较狭长的木板船。船体细长，稳定性能较差，在风高浪急时易被冲翻。当时人们不懂这个道理，天真地认为船遇风浪沉没是因为水中有“龙”在兴风作浪，若在船上画上龙纹或者把船建造得和龙相似，水中的龙就以为是自己的同类，就不会兴风作浪，翻船吃人了。正因如此，早期的龙舟诞生了。
龙舟并没有给人们的水上生产带来安全，但龙舟美观的外表却令人们着迷，后来，龙舟甚至被帝王们看中，成了他们享乐的工具，于是，龙舟越造越大，达到登峰造极的地步。如隋炀帝在公元605年8月从洛阳出游杨州时乘坐的龙舟高达45尺，分4层，长200尺，分为各种房间100多个，全部用金玉装饰。上重下轻的大龙舟还是人类历史上第一次在船底部加了压载铸铁块的船，充分说明我们是世界上最早使用压载法造船的国家。
郑和下西洋
明朝永乐至宣德年间（1405～1433年）近30年的时间内，在我国古代航海史上出现了一个高峰，郑和率领着一支由二三万人和二三百艘海船组成的庞大的船队，七下西洋，其船队规模之大，航程之远，次数之频繁，所到国家之多，在当时世界上都是绝无仅有的。
郑和是凭借着当时先进的航海技术和造船技术七下西洋的，郑和船队的二三百艘海船是明初我国造船技术的集中体现。当时，人们把郑和下西洋所用的船称为“大宝船”“ ”这个字大家或许没有见过，在郑和下西洋之前，字典中也没有这个字，后来，据传说，“ ”是西洋诸国对郑和船队船大、规模大、载宝多的赞誉，大 宝船也由此得名。
在郑和首次下西洋前两年，人们开始在南京龙江造船厂和江苏太仓浏河等地建造大宝船。据史料记载，造船工匠是从江西、福建、湖广、浙江等地汇集来的造船名师，所造出的宝船，大船约长44丈4尺 （约150米），宽18丈（约60米）。
从上述船长、宽数据可以看出，郑和大宝船的长、宽比例是比较小的，就是说，郑和宝船与当时的其他船舶和现代船舶相比较，是很宽的。宽的船体对航行速度不利，为什么用于远洋的郑和宝船却如此之宽呢？原来，当时船舶均由木材建造，作为远洋航行的船只，就需要随带大量的人员和食品以及应付各种需要的财物，也就是说需要大的载重量和众多的舱室，而要增大载重量和舱室，就需要增加船长和船宽。船长了，抗击海水冲击的能力就会降低，而郑和船队远洋又常常会遇上狂风恶浪，因而航行速度在远洋航行中相比较却显得次要。于是，郑和宝船就造得较为宽阔了。
郑和宝船是帆船，据史料介绍，每艘宝船有9道桅，12面帆。据《中国舰船史》一书作者、海军工程学院唐志拨教授分析，郑和宝船甲板以下有四至五层舱室，水线以下有两层半舱室，水线以上有两层或两层半舱室，吃水4.4米，排水量为0.5～1万吨。这在当时，已经是极为罕见、无与伦比了。
郑和船队的大宝船是永远值得中国人民骄傲的。
轮船时期
船舶的飞跃发展
学过物理的人都知道，水的比重为1，比重比水大的物质将沉入水中。
钢铁的比重为7.8，所以，拿一块钢铁掷入水中，它很快就会沉入水底。
可是，大家又会发现这样一个现象，现代船舶大多是由钢铁制造的，它们不仅自身浮在水上，而且还能装载很多东西。这又是为什么呢？
了解浮力的朋友会很快告诉我们，钢铁船舶之所以能浮在水上，是由于受到浮力作用。
浮力是古希腊物理学家阿基米德在2000年前发现的，而且，阿基米德根据自身的反复实践得出了这样一条规律：物体在水中所受的浮力的大小和物体本身所排开的水的重量相等。如果物体所受的浮力大于自身重量的话，物体就会浮在水面。相反，如果物体所受的浮力小于自身重量，物体将会沉入水中。
铁块沉入水中是因为铁块本身所受的浮力小于铁块本身的重量，而一旦我们将铁块稍加改变，情况将又会有所变化。比如，把铁块压成铁板，然后加工成一只空心的盒子。当铁盒子放入水中时，盒子本身所受的浮力与盒子排开的水的重量相同，浮力作用于盒子的底部，支撑着盒子，使它不会沉没。要是盒子重量增加，盒子就会下沉，那么，盒子排开的水就会增加，也就是说，盒子本身所受的浮力就会增加。一旦盒子本身的重量比盒子本身排开的水的重量轻时，盒子就不会下沉。
钢铁轮船与铁盒子在水上漂浮的道理一样。轮船所以不会沉入水中而在水中漂浮，是由于轮船浸在水中的体积比用来做成船壳的钢铁本身的体积大得多。
大家知道，船舶浮在水上所排开的水的重量叫排水量，它与船体在水中所受到的浮力大小相等。船体浸在水中的深度称为吃水，由于船体建造前后左右不均，故船体各部分吃水并不相同，一般测量船体艏部的艏吃水和船体艉部的艉吃水。船体和水面的交线称为吃水线，也叫水线。船体浸在水中所受的浮力大小随着载物的多少而变化，货装多了，船体浸在水中的深度增加了，船在水中所受的浮力也增加了。
不过，钢铁成为造船材料是经过了一番激烈斗争而得以实现的。
钢铁最初是与其他金属 （比如铜）一起走上船舶的。当时，钢铁等金属用来包裹木船船舷，防止木船被撞坏。后来，战船出现了，人们又在船首和船尾包裹厚厚的钢铁，用以撞击敌船。
经过长时间的实践，有人萌生了这样一个想法：如果将木船外表全部用钢铁包裹，那么用作战船将更加牢固。于是，铁壳木质船出现了。
铁壳木质船的长期使用使人们发现了这样一些现象，一个船只的木质全部腐烂之后，其铁壳仍能浮在水面上。于是，又一种设想萌生了：用钢铁做成钢铁船。
用钢铁做成钢铁船的设想一出现，一些意想不到的阻拦纷纷出现了：
有人说：铁船易生锈，难保养。后来，人们发明了防锈漆，初步解决了铁船生锈的问题。
又有人说：铁船重，跑不快。可事实说明，由于钢铁坚固，船壳可以做薄些，所以，钢铁船体比装载同样吨位货物的木船还要轻。而且，钢铁船体比木质船体外壳所受的阻力小，所以，钢铁船舶比同样吨位的木船跑得更快。
还有人说：钢铁船如若中了炮弹，铁壳破裂会炸伤人。后来的事实说明，炮弹击中铁船不会燃烧，铁壳破裂后也不乱飞，而且，如果在船体的重要部分装上厚厚的钢铁壳，大炮甚至炸不开它。
至于什么“铁壳惹鬼”、“铁壳不吉利”、“铁壳影响海龙王巡视”之类的迷信说法，更是不值一驳。
不过，钢铁船舶的建造就有个外壳连接的问题。最初，人们是用螺钉、铆钉连接的。由于这种方法笨重、劳动量大、质量差，影响了钢铁船舶的发展。后来，焊接工艺出现了，于是，用焊条来使构件熔化而连接在一起的新型钢铁船舶出现了。
现在，大多数船舶是用焊接工艺连接而成的钢铁船舶。
早期船舶的推进工具是篙、桨、橹、帆。那么，现代船舶是用什么来推进的呢？
也许有人会说，现代船舶还有用篙、桨、橹、帆来推进的。是的。但是，现代船舶中用篙、桨、橹、帆来推进的，是一些非常次要的小船，与原始船舶一样，它们被人们称为“慢牛”，而现代的船舶主要是用机器带动推进器运转来推进船舶航行的。用机器来推进的船舶被人们称为“机动船”或“轮船”，更有人形象地称它为“水上快马”。
最早应用在船舶上的机器是蒸汽机，它出现于 19世纪初。蒸汽机由汽缸、活塞、气阀、曲轴、连杆等组成，当用煤或其他燃料将锅炉中的水烧成蒸汽，蒸汽又通过气阀进入气缸，借助蒸汽的推力，推动活塞做往复运动，由连杆带动曲轴做往复运动，曲轴带动桨轮运转，从而推动船舶前进。
由于蒸汽机结构简单、方便，因此而风靡一时，我国也于1865年建成了第一艘蒸汽轮船，该船每小时可航行25公里。
不过，蒸汽机体积大、重量大，但发出的马力却非常小，蒸汽机带动小船航行速度尚可，一旦带动吨位较大的船，速度就显得降低了，甚至比不上一些航速较快的帆船！
后来，科学家们又在蒸汽机的基础上发明了蒸汽轮机。蒸汽轮机是让锅炉中烧出来的蒸汽通过喷嘴冲到装有叶片的轮上，使叶片转动，进而带动推进器推动船舶。与蒸汽机相比，蒸汽轮机效率高、马力大、振动小，重量、体积也小。
不过，蒸汽轮机也有难以克服的缺点：构造复杂，制造困难，造价高，不能开倒车。于是，人们又开始了更新型机器的研制工作。
1897年，德国人基塞尔发明了一种可使用较重、较低廉燃料油的内燃机。内燃机由气缸、活塞、连杆、曲轴构成，利用燃油在气缸内直接燃烧，燃烧后气体膨胀，推动活塞运动，再通过连杆，使曲轴转动，带动推进器。与蒸汽机相比，内燃机具有体积小、效率高、功率大等一系列无可比拟的优点，因而很快就被用做船舶的动力。内燃机的燃料有柴油、汽油、煤油、煤气、天然气等，依据所使用燃料的不同，分别称为柴油机、汽油机、煤油机、煤气机、天然气机等。船用内燃机主要是柴油机。目前，内燃机已广泛应用于各种类型的船舶上，成为当前最主要的船舶动力。
随着海洋运输和海上军事竞争的日益加剧，船越造越大，速度要求也越来越高，内燃机就显得力不从心了，而且为适应大功率的要求，内燃机的体积也过于庞大，一艘万吨级船舶所用的柴油机竟有三层楼高！最近40年时间内，人们又发明了新型的旋转式发动机——燃气轮机。它具有马力大、启动迅速、噪音低、维护管理容易、换装主机时间短的优点，是船舶动力的又一革新。
在燃气轮机中，空气先经过压缩机压缩，提高温度，通入燃烧室，燃油在燃烧室中燃烧后，产生高温燃气，再通过喷嘴冲动装有叶片的转子，或者直接通过叶片而喷出，使转子高速转动。
在发展内燃机、燃气轮机的同时，人们还发明了核动力和超导推进动力。核动力即原子能动力，通过原子能反应堆产生出原子能，进而带动推进器运转。超导动力即利用超导原理制成的超导电机推进船舶前进。
在发展机器动力的同时，船舶推进器也得到了发展。最初，船舶推进器采用的是酷似我国古代车船上轮子一样的桨轮，后来，人们发现了早在 15世纪的螺旋桨构思很有新意，并在1802年由美国新泽西州人约翰·史蒡文斯造成了第一艘螺旋桨船。尽管这条螺旋桨船和富尔顿之后设计的螺旋桨船均建成，但是，人们却不能相信小小的螺旋桨会比巨大的桨轮优越，所以，在螺旋桨出现之后很长的一段时间内，蒸汽动力远洋船仍很少用螺旋桨推进，而是采用舷侧明轮打水推进。装在舷侧的明轮在风浪较平静时航行比较顺利，在风浪较大时，由于轮船的剧烈横摇，往往一侧的桨轮脱离水面无法打水，使桨轮空转，不仅浪费动力使船速减慢，而且使船舶难以操纵。1844年，
“大不列颠”号用蒸汽机带动螺旋桨推动轮船横渡大西洋成功，证明了螺旋桨推进的可靠性。1845年，英国海军部又在用螺旋桨推进的巡洋舰“响尾蛇”号和用明轮推进的汽船“爱里克托”号之间安排了一场有趣的比赛。动力相当的两艘船的船尾相互系牢，获得信号后就全速开航。“响尾蛇”号的螺旋桨飞快地转动，“爱里克托”号的明轮猛打着水。结果是前者获胜，后来被倒拖过来，船尾向前以2.5节的速度被拖着跑。
这一场震惊造船界的水上“拔河”比赛以螺旋桨的胜利告终。但是，保守的英国海军部还是不肯在所有的军舰上装备螺旋桨。直到19世纪中叶，帝俄的大炮在克里米亚海战中把英国军舰上的明轮推进器轻易地击毁后，才使英国海军清醒。从此，英国才将所有的军舰上的推进器都改为螺旋桨。与此同时，其他各国海军也吸取了英国海军的教训，纷纷采用螺旋桨。之后，商船也逐步以螺旋桨代替明轮。
天文导航和指南针导航这两种方法使人们摆脱了海岸，但在雾天、阴天和复杂的海区就可能出现误差而酿成悲剧。后来无线电导航和雷达导航以及卫星导航诞生后，人类才真正地做到了“海阔凭船行”，才真正地获得了海上航行的自由。航海学家们把其称为“并不轰动但极有力量的航海革命”。
无线电导航就是接收沿岸设置的导航台中较近的两个导航台同时发来的无线电信号，根据这两个导航台发出信号到达舰船的时间差计算出这两个导航台与船只之间的距离差。比如距离差为零，那么，船只只能在两个导航台连线的垂直线上的任何一点。比如距离差为 100，那就可能在图上划出的曲线上得到一个距离差曲线，当然无法测出舰位，但既然测一个时差可得一个距离差曲线，那么连续测两个时差，或者两部仪器同时测一个时差，两条距离差曲线的交点就是舰位了。以上介绍的就是无线电导航最基本的原理。后来人们又变测时差为测信号电磁波的相位差，从而提高了导航精确度和导航距离。
雷达导航是依靠雷达荧光屏上目标显示的变化情况而引导航行的。大家都知道，雷达是由天线、发射机、接收机、显示器、电源组成的，而雷达也是利用无线电来测定目标方位、距离的。当雷达的发射机发射出的电波遇到障碍后，就被反射回来，被接收机接收到，便在显示器的荧光屏上显示出来。根据回波的方向便可测定目标的方位，根据发射电波到回收电波的时间，可计算出被测定目标的距离。船舶在海上航行时，打开雷达，周围二三十海里的目标都显示在荧光屏上。只要选择近而显影清楚的小岛、海角等目标，测定三个目标的距离，以目标为圆心，距离为半径，用圆规画出三个圆弧，圆弧的交点就是舰位了。知道了舰位，也就知道了船舶应该航行的方向。在雾、雨、雪等不易看清前方的情况下，整个航行途中均启动雷达，还可防止与其他船舶相撞。这与前面测知舰位的方法相反，即时刻观察本船前方有无“目标”，如有，则在荧光屏的亮点上用色笔点描出点“1”，过1～ 2分钟，亮点移动，得出点“2”，再过1～2分钟，亮点再移动，得出点“3”。把1、2、3三点连成一线，如果连线指向荧光屏中心或接近中心，也就是指向本船的话，表明跟来船有碰撞危险，应采取避让措施。假如1、2、3点连线是1、2’、3’三点，即连线指离荧光屏中心（即船位），就不存在碰撞危险，不必避让。
卫星导航是借助卫星引导船舶航行的方法。研究和应用卫星进行导航时间很短，至今才有40多年的历史。1957年，美国霍普金斯大学应用物理实验室的研究人员在跟踪前苏联发射的世界上第一颗人造地球卫星的时候，忽生奇想：既然我们站在地球上能够测出卫星的位置，那么，人们运用卫星也一定能够测出地球上一些设施的位置。这一设想萌生后不久，人类就进入了用人造卫星进行导航的新时代。
导航卫星直径只有50厘米，尽管它的个头不大，但它小小的身躯中却装满了多样多种的现代化仪器，有无线电接收机、信息编译器和存贮器，这些仪器能接收地面送来的信息，进行编译工作，然后将信息存起来。另外，卫星上还装有无线电发射机，不断地按规定的程序向地球播发信息。在卫星体外的下面装有一副天线，既能收信息，又能发信息。卫星体外的上面伸出一根很长的杆，杆顶有一重物，在卫星绕地球飞行时，由于离心力的作用，重物总是保持在外边，结果，使卫星下面的天线始终向着地球，保证了无线电联络不间断。
导航卫星上的电子仪器是需要电的，那么卫星上的电源是哪里来的，也许有人会猜想在上面建个小发电站，也有人猜想是用发射卫星前带去的蓄电池，其实都不是。卫星上的电源是受到太阳光照射时就产生电能的太阳能电池。当然，卫星还带有蓄电池。当太阳光照到卫星时，太阳能电池一边给各个仪器供电，同时还给蓄电池充电，当卫星飞到地球的背阴部分时，太阳光照不到卫星，太阳能电池不发电，蓄电池就成为电子仪器的电源了。
卫星导航实际上也是一个为船舶定船位的问题，它和前述的天文导航中测星星定船位有很多共同之处，都只要知道在不同时间星星或卫星和地球上船舶位置的具体关系，通过计算或作图把船舶的位置确定下来。不过，这一切均已被科学家们完成了，根据这一原理设置的卫星导航仪就装在现代船舶上，每当测量时，导航仪内的电子计算机便能够根据电子仪器自动测量的数据自动计算出舰船的位置，并在荧光显示器上显示出来。
发明轮船
自从有了船，大大方便了人们的水上运输。但是，这些船都是靠风力和人力行驶的。船能不能摆脱对风力、人力的依赖，而能自己行驶呢？于是，轮船的发明就在这美好的愿望下开始了。
1769年，英国人瓦特在前人的基础上制造出了比较完善的蒸汽机，给当时的工业生产带来了福音，也给古老的船只注入了新鲜血液。人们开始想着把蒸汽机装上船，来推动船只航行，使船儿再也不需依靠风力和人力来行驶。
美国发明家菲奇最先取得了成果。1787年，他建成了世界上第一艘蒸汽独木舟。独木舟的两侧各安上3支一组的长桨，蒸汽机装在船上来带动这些长桨交替划动，从而驱使船儿向前行驶。
菲奇在一条小河中试航，他坐在船上开启蒸汽机，小船真的动了起来，渐渐地由慢到快向前划行，6支长桨在两边交替划动。
“菲奇，让我们也到船上来玩玩。”岸上有人大声喊。
“不行呀，这船太小。”菲奇看看自己的发明，船真的太小了，坐不下两个人。
“那就造得大一点嘛！”岸上的人对菲奇倒是信心十足。
是呵，造个大一点的蒸汽船！这次小小的蒸汽“独木舟”试航给了菲奇很多启发，也使他发现了很多还需要改进的地方。
这以后，菲奇对他的蒸汽船反复改进，又建造出了一艘新型的大蒸汽船。建造这艘船花掉了他多年的积蓄，怎么办呢？菲奇想：如果用这艘船来载客或者运货，不也可以挣点钱吗？于是，他到处征集投资者，为他的大汽船募钱。终于，1790年的夏天，在特拉华河上开辟了从费城到巴林顿之间的定期航线，大汽船就在这条航线上来回运行。但不幸的是，由于旅客和货物来源不太多，再加上大汽船上的蒸汽机常常会出点故障，这条航线钱没赚到，反而亏了本。很多投资者绝望了，他们撤回了投资，大蒸汽船也被迫停航。
人们再也看不到菲奇的身影了。无力改变境况的菲奇，在无可奈何伤心绝望中吞下了大量安眠药，自杀了。
继菲奇之后，英国发明家薛明敦于1802年制成了“邓达斯”号蒸汽船，他计划把它用于拖带运河里的船只。在当时，船只都是由马拉的，而且还形成了一个强大的马拉业主组织，所以，薛明敦想用蒸汽船拖船的消息一传出，立刻像炸了马蜂窝。马拉业主们眼看他们的利益将受到威胁，立即组织起来，反对薛明敦，硬说机动船形成的波浪会损坏堤岸，以这种荒唐的理由作借口，阻挠了薛明敦这项计划的实施。
就这样，菲奇和薛明敦虽然都造出了世界上最早的蒸汽机船，都付出了很大的代价，菲奇还为此送了命，但他们都没能赢得轮船发明者的荣誉。
这顶桂冠最终戴在了富尔顿的头上。
富尔顿，1765年出生于美国宾夕法尼亚州兰开斯特城的一个贫苦农民家里。他很小的时候，父亲就去世了。因为家里穷，他9岁才上学，只读了几年书，就到珠宝商店当学徒去了。14岁时，他又在一位制枪匠那里学习汽枪制造技术。
虽然生活很艰苦，但富尔顿活泼好动的天性依然如故。他常划着小船到河中玩耍。咦，船怎么游动起到了！没有划桨，风平浪静的，船怎么会动呢？富尔顿看到自己的双脚在水中动，他明白了：原来是自己的双脚起了长桨的作用，推动了船儿游动。爱动脑筋的富尔顿想：用双脚总不方便，如果用手来摇动一个在水中转的轮子，不也可以前进吗？还可以不划桨，能省多少力气呀！富尔顿真的动手干起来，他在船尾部装了一个可以转动的轮子，用手摇动，船就向前滑行了。富尔顿可高兴啦！不过，他还不满足，他想要是用工厂里面那种蒸汽机来带动桨轮，不就更好了吗？
富尔顿从小还十分喜爱绘画，17岁时曾专门到费城学画，并在一家机器厂做机械制图工作。22岁时，他又到英国伦敦继续深造学画，但他对轮船的兴趣始终不减。除了学画，他把主要精力都用于钻研科学技术。他发明了大理石锯割机、纺麻机、麻绳搓编机等新式机械，并有机会仔细观察研究了薛明敦那被马业主们搁置起来的“邓达斯”蒸汽轮船，看到了许多书本上看不到的东西。更为幸运的是，他还结识了发明蒸汽机的瓦特，两人甚至成了朋友。瓦特常给他讲自己是怎样改进蒸汽机的，富尔顿听得津津有味，很受启发。他把全部精力都投入轮船的发明中去，投入到从小就萌发的那个梦一般的理想的实现中去。
1799年拿破仑在法国上台前后，法国和英国一直处于对立状态。1805年4月，英国又鼓动俄国、奥地利等国重新参加反法战争。为此，拿破仑积极准备渡海进攻英国。富尔顿听到这个消息，赶紧来到巴黎求见拿破仑。他把画的蒸汽轮船图纸和模型呈给拿破仑看，希望拿破仑能按他的设计图纸制造蒸汽船，以便能快速渡过英吉利海峡。富尔顿这样做，是希望得到拿破仑经济上的支持。但拿破仑根本不相信这种设计，他甚至把富尔顿看成一个招摇撞骗的人，大声嚷嚷着把富尔顿赶出了办公室。拿破仑对在场的人解释发火的原因时说：“他要使我相信，能够用开水推动船。哼！”看来拿破仑对蒸汽机真是一无所知。
富尔顿碰了壁，但不幸中却有大幸，他的设计引起了当时在场的美国驻法国公使利文斯顿的注意，原来他也是个轮船发明迷。
利文斯顿赶忙跑出去，拉住气呼呼往回走着的富尔顿，笑着说：“别生气，来，咱们找个地方聊聊”。不由分说，利文斯顿拉着富尔顿找到一家优雅的咖啡馆，两人坐下，边喝边聊。
从利文斯顿口中，富尔顿知道他是美国驻法公使，也喜欢造轮船。于是，富尔顿一扫刚才的郁闷，他滔滔不绝地对利文斯顿谈他的想法，他的设计。利文斯顿也非常高兴，说：“好，从现在开始，咱们一起干，我给你撑腰。”富尔顿紧紧握住了利文斯顿的手。
利文斯顿还常邀请富尔顿去他的寓所吃饭、交谈，并使富尔顿在轮船制造上获得了可靠的经济后盾。
1803年，富尔顿在塞纳河上建成了一艘长70英尺、宽8英尺的大轮船。试航的日子定在8月10日。他和妻子、利文斯顿，还有许多支持他的朋友，以及一起造船的工人都兴奋而焦急地等待着试航这一天的到来；并且仔仔细细地对船的各个角落都进行了检查，生怕试航时发生意外情况。但是，意外的发生却不是在试航中，而是在试航前。8月9日晚上，一阵狂风恶浪突然袭来，把轮船拦腰截成两段，眨眼间船便沉入河底。沉船的另一原因是当时的蒸汽机太重。
多年的心血毁于一旦，怎么不叫人心痛！风平浪息了，富尔顿站在河岸上望着滔滔河水，他哭了，多年来的努力，多年来遭受的辛苦像一齐涌上心头。
几度春秋，几度风雨，富尔顿仍然情系轮船。他擦于泪水，决心继续努力。
1807年，富尔顿举家离开欧洲，回到了祖国。他面对挫折，没有灰心丧气，而是重新振作精神，又筹措资金、人员，重新设计造船。不久，在美国纽约的哈得逊河上，他造起了一艘名为“克莱蒙特”号的轮船。
这艘船很大，长达40米，它没有人们习惯看到的橹，在船体两侧各有一个大水车式的轮子；它也没有令人熟悉的帆和桅杆，只是矗立着一个冒黑烟和火星的大烟囱……这可成了纽约街头巷尾的特大新闻，人们谁也没见过这样的怪船，它像一个庞然大物停泊在哈得逊河上。
试航的日子终于来到了，富尔顿在对“克莱蒙特”号作了全面细致的检查后，决定于8月17日在哈得逊河上试航。为了宣传轮船的威力，他邀请了各界人士前来观赏，许多人也正想亲眼看到这怪船到底会发生什么怪事，所以也都不请自来。正是夏季，天气炎热，火辣辣的太阳当头照，但是人们仍然撑着遮阳伞，摇着扇子，来到被太阳烤得热烘烘的河岸，等着看新鲜事。轮船还未试航，岸边已是人声鼎沸，热闹非凡。
试航时间快到了，嘀嗒，嘀嗒，开船！富尔顿一声令下，船体缓缓离开船座向河中滑去。“轰轰轰”，由富尔顿设计、瓦特亲手制造的发动机响起来了，两侧的水轮拍打着河水，“克莱蒙特”号航行开始了。岸上的人们顿时看得惊呆了，他们欢呼起来，纷纷和船上载的客人招呼。船上的人们，随着船的航行，一路浏览了两岸柔和美丽的风光；而岸上的人呢，则发狂一样地紧跟着行驶着的轮船奔跑、追赶，别有一番情景。
32个小时过去了，“克莱蒙特”号胜利到达了预期目的地，从纽约抵达相距240千米的哈得逊河上游小城阿尔巴尼。而以前的人力风力船航行这段路程，即使赶上顺风的好天气，也要行驶48个小时。“克莱蒙特”号理所当然地赢得了它应有的位置，它再也不是怪船了，而成了哈得逊河上的定期班轮，来往于纽约与阿巴尼城之间。
富尔顿真的成功了，从小的梦幻终于成为现实，还有什么比这更令人高兴的呢？
富尔顿的成功，也使人们深深认识到了轮船的威力，它正式揭开了航运史上轮船时代的序幕。因此，尽管在富尔顿之前造轮船的人，有菲奇、薛明敦等不下10人，但世界公认的轮船发明人是富尔顿。
发明电动船
自从发现了电，发明了蓄电池以后，人们始终在设法扩大它的用途。将电用于日常生活、工业生产，当然也忘不了交通工具，电动船的发明便是其中一例。
卡尔·福里森是德国西门子公司的总工程师。19世纪80年代初期开始，他就十分注意有关电、蓄电池的信息，因为他有一个愿望，“发明一种用电来驱动的船只！”以往发明的船都是用蒸汽机、汽轮机作为动力的，能不能改用蓄电池呢？”
带着这个问题，福里森走访了许多造船厂，所有的回答都使他感到不满意。最后，他来到了汉堡的一家蒸汽船制造厂。
福里森向厂长先生请求说：“我们为了试验一下蓄电池的应用领域，需要一条小型的螺旋桨船，贵厂不知能否为我们特制一条？”
厂长先生考虑了一下说，“这种船，我们以前虽然没有造过，不过，福里森先生，我们还是很有兴趣和您合作的。这样吧，您先说一下你们这条船有什么具体要求，我们再一起讨论一下，好不好？”
于是，福里森一五一十地将他的设想和要求告诉了厂长，最后，船厂以3250马克的价格达成了制造这条特殊船只的合同，并答应于1886年9月交货。
到了交货的时间，福里森又一次来到这家船厂，呈现在他眼前的是一条长11.5米、宽2米、吃水深80厘米的船只。他将这艘船命名为“埃雷拉”，福里森在这条船上装上了80个蓄电池，但到哪里去试航呢？按规定，试航必须得到警察局的批准，于是他向皇家警察局提出申请，要求允许他的电动螺旋桨船能在上下施普雷河及所连接的湖泊和运河中航行，警察局很快批准了福里森的要求。福里森立即把“埃雷拉”运到了波内斯霍夫的西门子公司，因为这80个蓄电池要在那里充电，它是西门子公司建立的一家蓄电池工厂。
试航那天，下施普雷河两岸人头济济，微风吹拂下的河水，泛起层层波光。这艘电动船在河中显得格外娇小，虽说它也可载客30人。
“启航！”随着一声响亮的声音，“埃雷拉”缓缓地开出了码头，经过1个半小时的时间，它运行了14千米的距离。福里森的梦想成真了！
1886年10月8日的《南德意志日报》作了详尽的报道：“在柏林，几乎每天都可以看到一条以电力驱动的船航行在下施普雷河上，它是西门子公司的产品，由蓄电池作为船的动力，蓄电池工作时间为3小时，充电时间为6～8小时，这80个蓄电池装在船中央甲板下……”
一时间，人们争相前往观看这世界上第一艘用电驱动的“怪船”。
1891年，在法兰克福国际电子博览会上，“埃雷拉”电动船大出风头，被放在其他展品旁一同展出。但这以后，人们便逐渐地忘记了它，它只是作为电动船的开路先锋被永远载入了史册。
利用海浪动力
18世纪中叶，有一艘英国捕鲸船在北冰洋发现一头漂浮在海面上的死鲸，捕鲸人员划着小艇赶上去，企图把鲸叉住，然后拖回母船加工利用。可是，他们拼命划桨，却始终追不上随浪漂流的死鲸。
这件事吸引了许多科学家的注意，他们经过研究终于弄清了真相。原来，漂在海面的虽是一条死鲸，但它的鳍却起着一种“动力机”的作用，它把海浪摇动的能变为推动其前进之力。因而死鲸也能随波逐流，竟使小艇望鲸莫及。
海浪具有很大的能量，巨大的海浪曾经把一块13吨重的岩石抛到20米高处；强烈的波涛，曾围打过35米高的灯塔，并把它摧毁；苏格兰附近的巨浪，威力达到每平方米29吨，曾把2600吨重的防波堤卷入海中。这么大的能量能用于航行吗？
有人曾作过计算，一艘巨轮在海上航行，如果遇到7.5万马力的海浪，海浪的一部分能量散失，一部分被反射变为较小的海浪，还有一部分不小的能量，使巨轮产生摇摆，估计这部分能量约有1.1万马力，如果能把它变为船只航行的动力，那就是一举两得，既能得到船只前进的动力，又可减轻船只的摇摆。
1980年夏，挪威的特隆赫姆船模试验所，成功地进行了用波能推动船舶的试验。这项新的试验是电力工程师埃纳·亚科布森在奥斯陆海湾完成的。波能船有一个特殊装置，该装置是在船体下安装一根轴，轴上有10个金属活动片，类似鱼鳍。金属片在波浪的推动下，上下运动，驱动船舶前进。试验结果表明，摇动幅度达31度时，船在发动机停机的情况下，能获得每小时11海里的航速。波能船在迎浪前进时比顺波而下时的速度更快，因为迎浪前进时，浪涛对金属片的冲击力量更大一些。亚科布森设计的波能船长达 50米。
目前不少国家已成功地试制了海浪动力潜艇。实验表明，一艘装有总翼面191.5平方米，长达100米的潜艇，在两米长的海浪冲击下，可以达到常规潜艇的水面巡航速度。
波能船以海浪作动力，前景非常广阔。
装上“翅膀”的快艇
滑行艇在水面航行时，艇底还有相当大的部分表面浸在水中，它影响航速的进一步提高。有人为此提出给快艇装上“翅膀”，让它能“飞”起来的设想。经过多次研究试验，便产生了水翼艇。
水翼艇的艇底形状和冲翼艇相近，不同的只是在艇底装了一副或二副水翼。水翼的形状类似飞机的机翼，其横断面通常采用圆背形或弓形，其作用原理与飞机机翼的作用原理相近。当装有水翼的艇体高速航行时，水流由水翼剖面前端流至后端时，由于水翼与水流之间有一个冲角，水流被水翼面压在下面，从而对翼面产生向上的压力。另一方面，水流经过水翼上面时，水流走的路程较远，流速较快，压力因而降低，这样，水翼就产生向上的升力。当升力超过艇重时，就将艇体抬出了水面（或部分抬出水面），从而大大减小了水的阻力，提高了船体的航行速度。
水翼艇的分类方法很多，按水翼数目的多少可分为单水翼和双水翼；按水翼与水平面的相对位置可分为割划式、全浸式和浅浸式三种；按控制方式可分为自控和非自控；按载荷分配不同可分为鸡式和鸭式；按翼面水流产生空泡的程度可分为亚空泡和超空泡；按能否收放分为固定与收缩或转折等几种。而大多数人是以割划式、全浸式、浅浸式进行分类的。
割划式水翼具有自稳性，即在风和浪等外力干扰下产生横倾或纵倾时，能自动调节左右舷的升力或整个水翼升力，使艇体恢复平稳。但是，风浪大时，耐波性较差。一般用于内河、湖泊和沿海航行的水翼船舶上。
全浸式水翼较为先进，受波浪的干扰影响小，能将艇体的航速提高到60节左右。不过，当其浸深超过舷长时没有自稳性，必须有一套自动控制系统来保持其飞高和纵向、横向稳定性；又因吃水深且水翼伸出舷外较多而影响排水航行和靠离码头，为此需增设一套水翼上翻机构，因此结构复杂而造价高。一般用于适航性要求高的海洋水翼艇上。
浅浸式水翼介于全浸式与割划式之间，其性能、用途也介于其间。
水翼艇的艇体大多采用铝合金制造，部分采用高强度钢制造，而水翼则采用不锈钢或钛合金制造。其动力装置一般采用轻型高速柴油机或燃气轮机，大多以水螺旋桨推进，只有全浸式自控双水翼艇采用喷水推进器推进。
水翼艇具有良好的快速性。在静水中，与同吨位的排水型艇、滑行艇相比，航速最高。全浸式自控双水翼艇还具有优越的适航性，能比同吨位的其他艇型提高两级海情左右。此外，水翼艇航行时形成的尾浪和航迹较小，传入水下的噪音也较小，对附近其他船舶的影响较小。
尽管如此，水翼艇也存在一些缺点。如向大型化方向发展较困难；因受水翼空泡的限制，航速超过70节以后，再提高航速困难较大；结构复杂、吃水深、宽度大的水翼艇较难操纵。
水翼艇的应用与滑行艇相近，在民用方面，可用作轻型、高速、短途用的客船、客货船、渡船、游艇、体育赛艇、消防艇，在军用方面，可用作导弹艇、鱼雷艇、猎潜艇、巡逻艇等。
80年代以后，水翼艇正在朝大型化、高速化、水翼自动控制化、燃气轮机化、喷水推进化等方向发展。据介绍，美国正在大刀阔斧地对传统水翼装置进行改进，企图能研制出航速超过80节、1000吨级的远洋水翼船。
形似飞机的冲翼艇
冲翼艇是气垫船的一种。它是一种外型像飞机。艇体两侧有大型机翼，艇尾有大面积的空气方向舵和水平舵，靠空气螺旋桨或喷气发动机推进的船只。它利用安装在船体上的机翼贴近水面或地面飞行时所产生的表面效应升力形成气垫而支持艇重，能在水面航行或腾空低飞，又称飞翼艇。
尽管冲翼艇属于气垫船的一种，但其研制工作却比气垫船早得多，早在本世纪30年代就已经开始了，不过，就是到今天，冲翼艇仍处于试验阶段而未进入实用。
与其他船舶相比，冲翼艇有如下几个特点：（1）具有很高的航速。由于冲翼艇的艇体完全脱离水面，故其所受的阻力小，航速高，可达100～300节；（2）具有优越的适航性。冲翼艇一般离水面几米高飞行，故不受波浪或很少受波浪的影响；（3）具有良好的两栖性。能在水面、地面、雪面、沙漠、沼泽地、草原等飞行，并能飞越一定高度的障碍，比气垫船的两栖性还要好；
（4）具有独特的超低空飞行性能，能在30米以内高度上飞行，比飞机的隐蔽性高得多；（5）具有较好的经济性，冲翼艇比同样重量和航速的气垫船和水翼艇所花费的主机功率小；（6）航行中的稳定性、操纵性、可靠性还不高，航程也较短。
冲翼艇的结构为飞机式，艇上的仪器大多数也来自飞机，其外壳一般为铝质。可用作导弹艇、登陆艇、护卫艇等高速攻击艇和客艇、游艇、交通艇等民用船只。
海上连理枝
所谓双体船，就是有两个并列的船体，上部由构架或连续甲板连接的船只，或者是两舷各有一至两个平衡浮筒的单体船。
显而易见，双体船比单体船的稳性好，甲板面积大，用构架连接起来的双体船，两个船体之间便于安装起重装置，这对海上救生及进行其他海上作业是极为重要的。前苏联曾成功地使用过专门打捞失事潜艇用的“公社”号双体客船。70年代，前苏联造船专家建造了“实验”号双体渔船和“休养”号江河双体游艇，设计并开始成批生产大型海上双体船和货船。美国海军也建有两艘用于深水救生工作的双体船。
以上所讲的是传统的双体船，在本世纪60年代，一种新型的名叫半潜双体船 （又称小水线面双体船）的船型受到了重视。半潜双体船是一种介于潜艇和水面船之间的特殊船型，这种船由下体、水上船体（即上体）、支柱（或称支架）三个主要部分组成。下体是两个全潜于水下、彼此平行且相对称、形状与潜艇或鱼雷相似的浮体，是半潜双体船产生浮力的主要部分。上体是一个完全高出于水面以上，形状大致像一只长方形的箱体，内部是舱室，上面是宽敞的甲板。支柱是穿透水面将上体、下体连成一体的垂直翼状体，它的内部容积可做为上下体之间的通道。每个下体可以由一个或两个，甚至多个支柱与上体相连。支柱的水线面很细瘦，但由于各支柱的水线面分散在左右前后，间隔较大，因此对于船的中线面和船长中点具有足够的面积矩，也就能够充分保证船的纵向和横向的静稳性。支柱的水下体积还提供了小部分浮力。
与其他船舶相比，小水线面双体船有如下几个特点：（1）低的兴波阻力。双体船的湿表面积约为等排水量单体船的二倍多，所以小水线面双体船的摩擦阻力比常规单体船大一倍以上。形状阻力在较宽的速度范围内几乎保持不变，即使船型局部稍加变化也没有明显的反应。而兴波阻力则无论在船的速度和形状改变时都会非常敏感地引起变化。小水线面双体船的主要排水体积——下体完全潜于水下，支柱露出水面上的水线面积又很小，这样就有效地减少了兴波阻力。特别是高速时，它的优越性更加显露，总阻力显著低于常规的单体船。在30～50节，其阻力优于已有的水面舰船，包括水翼艇和气垫船。（2）良好的耐波性。小水线面双体船完全潜于水中的下体和它的小的水线面使海浪对它扰动力较之常规的单体船大为降低，在波浪中的运动幅度大大地小于常规的单体船，且在风浪中失速小，能保持较高的航速性能。 （3）宽敞的甲板面积。随着科学技术和武器的日益发展，水面舰艇特别是巡洋舰、驱逐舰、护卫舰这一类多用途的战斗舰艇，它的有限的甲板面积和舱室容积已经不能满足容纳多种武器和日益复杂的自动控制设备的要求，相比之下，小水线面双体船则具有从首到尾利用率很高的箱形水上船体和宽敞的甲板面积，为设置多种武器和停放直升飞机提供了极为有利的条件。（4）声纳探测效果好。常规水面舰艇的舰体声纳在高速航行或在波涛汹涌的海洋中航行时，本舰的噪声对声纳接收器的干扰很大。在速度超过25节或在舰艇上颠下簸的大浪中，声纳实际上是不起作用的。小水线面双体船由于具备航行稳定、下体全潜于水中、螺旋桨噪音低，外界对声纳干扰小等优异条件，可以更好地搜索、捕获、分辨和跟踪目标，提高了声纳的探测效果，增大了它的使用适应性。另外，小水线面双体船的双体并列形式还便于声纳装置的布置。（5）与常规单体船相比，小水线面双体船由于其船体形状几乎全是平面与圆柱体，从而还具有施工工艺简单、生产成本低、建造周期短等优点。（6）小水线面双体船也存在一些缺点，如结构自重较大，湿表面积过大，低速时总阻力较单体船为高；吃水深，不适宜狭窄和浅水航道航行。
长着“大鼻子”的船
大家都知道，船在水中航行会产生波浪，而波浪又增加了船舶航行的阻力，降低船速，引起船体摇摆，冲击堤岸，影响船舶安全航行，因此，减少和消除波浪的影响是船舶发展中的一件极其重要的事情。
球界首船就是为了减少兴波阻力而出现的新船型。乍一看，这种船舶，从外形到内部构造与一般船只没有什么不同，只是在船首装了个埋在水线下的“大鼻子”。
船首的“大鼻子”设计得当，可以使船体与球鼻分别形成的波浪的波峰与波谷相遇而相互抵消，同时，还由于它首部线型改善，水线部分船体曲度缓和，对减少涡流阻力、提高船舶推进效率很有用。
球鼻首船的球鼻形状多种多样：有从前面看上去像一滴水的水滴型球鼻；有在船的前端伸出一个长长的尖角的撞角型球鼻；有像圆筒，圆筒体顶端是一个半球或椭圆球的圆筒型球鼻；还有从侧面看上去是“S”形、正面看上去是“V’形的S—V型球鼻，以及柱形、菱形、鱼雷形等各种形状的球鼻。一般说来，不同形状的球鼻适合不同种类的船舶，例如，水滴型球鼻比较适用于航速较高的客货船，撞角型球鼻适用于丰满的油船、矿石船和散装货船。
球鼻首船适宜于海上航行，可用作客船、货船、油船。目前，国产新型万吨轮，大多采用了球鼻首。
当然，球鼻首船也有不少缺点，例如，离靠码头和起抛锚时容易把球鼻碰坏；风浪大时，球鼻的效果也不太理想；球鼻本身易受损坏。
未来海运超导船
随着科学技术的高速发展，科学家还在不断地构想设计更加先进的船舶。超导体电磁推进船就是其中一种奇特的新型船舶，现在还只有一艘模型船，是由日本的神户商船大学造的。它全长3.6米，重700千克，船上没有螺旋桨，也没有发动机，但它却能在海上自如地航行。
那么，它究竟靠什么来前进呢？原来，超导船是利用电磁力来驱动的，普通的电磁知识告诉我们，当通电线圈产生的磁场与放在磁场中的通电导体相互作用时，导体会受到电磁场的作用力，而导体也将给通电线圈一个反作用力，超导船就是根据这个原理制造的。船的左右舷装着电极，向海水通以电流，船壳内安置着一个强大的超导电磁体，用来产生强大的磁场，这样海水就会受到磁力的作用，被推向后方，于是船头被推向前进，当改变海水中电流的大小和方向时，就能改变船的速度和方向。
超导船不用电动机，不用螺旋桨，可以实现高速度、高效率无噪音航行。
随着今天超导材料的发展，将不断出现新型的超导材料，超导船所需要的磁场强度就可以达到了，这个梦想终将会成为现实。
超导船将在不久的将来成为海上的先进交通工具。
现代的船舶世界可大了，当然远不止这些新型船。还有很多设想中的先进船舶，它们总是会越来越快捷，也越来越舒适安全。
海上巨无霸
“什么军舰是最大的军舰！”看到这个问题，大家一定会异口同声地回答：“航空母舰”。
是的，航空母舰是现有舰种中吨位、体积、作战能力等方面均居首位的大型舰艇，人称“浮动的海上机场”。
人们之所以将航空母舰称为“浮动的海上机场”，主要因为航空母舰是一种以舰载飞机为主要武器的大型水上舰只，而且，航空母舰上最显眼的就是与陆地飞机场跑道相似的飞行甲板。在一般舰艇上，主甲板最长只有200米左右，最短的只有10多米，最宽也不超过40米，最窄只有几米。相比较而言，航空母舰的飞行甲板就显得特别大、特别宽，并且呈多边形状，航空母舰飞行甲板的面积要比一般舰艇大几倍甚至十几倍。如美国“尼米兹”级核动力航空母舰总长332.9米，飞行甲板宽76.8米，相当三个多足球场的面积。
航空母舰的大还不仅仅体现在飞行甲板的面积上，现代航空母舰的舰体高度少则40多米，多则有70多米，相当于一二十层大厦的高度，可与座落在北京长安街上的“北京饭店”比高低。航空母舰既大又高，舱室当然不少了。如美国的“小鹰”级航空母舰，全舰共有1500个大小不同的舱室，相当于“北京饭店”房间的总数。
航空母舰的大还体现在排水量上，排水量小的也有2万吨，大的可达9万吨以上，不论其他，仅美国“肯尼迪”号航空母舰上的两个锚，每个就重达30吨，锚链重达246吨；美国“企业”号航空母舰上有4个螺旋桨，每个螺旋桨直径达6米以上，重量也近30吨。
航空母舰“大”的第四个体现就是载有多种武器与大量弹药。航空母舰上装载的飞机有歼击机、攻击机、反潜机、预警机、侦察机、加油机、救护机等多种多样，少至40多架，多至近百架。除此之外，航空母舰上还装备有各类火炮和导弹发射架等自卫武器。
航空母舰“大”的第五个体现就是电子设备数量惊人。一艘现代航空母舰，仅各种雷达发射机就有80余部，接收机约有150余部，雷达天线近70个，无线电台百余部，此外还有各种各样的“战术数据系统”，它指挥各种武器迅速准确地对敌射击。
航空母舰“大”的第六个体现就是发动机的“劲儿”特别大。如美国“尼米兹”级航空母舰的满载排水量为91400吨，相当于9000辆装满货物的解放牌卡车或1100多个装满货物的火车皮的总重量，可航空母舰航行起来的速度却不慢，达30～35节，相当于一般客轮的3～4倍，而这一切，全是由于航空母舰有一套“劲儿”特大的动力装置。就“尼米兹”号航空母舰而言，其动力装置的功率竟达30万匹马力！差不多与一座中等城市厂矿企业所需的动力相当。此外，航空母舰上所需要的用电量也很大，一般现代化的航空母舰的总发电量达2万千瓦，与一座中等城市照明用电量持平。
在所有的兵器中，航空母舰最大，站在有3个足球场大的飞行甲板上，人们会常常感到自身的渺小，但是，与陆地机场相比，航空母舰上的飞行甲板又太小了，两者相差四五十倍，而航空母舰上的飞机却比一般陆地机场多得多，那么，航空母舰上的飞机怎样在这窄小的“机场”上起飞的呢？原来，现代航空母舰上均有斜角甲板，升降机、弹射器、助降器、拦阻索五大“法宝”。
斜角甲板由直通飞行甲板和斜角飞行甲板组成，两个甲板分别供飞机起飞和降落用。直通飞行甲板在舰的前部，专供飞行起飞用，它的上面有两座弹射器，飞机利用弹射器起飞，每次可起飞2架，直通飞行甲板一般长70～90米，甲板的前端伸出两个像山羊角似的长条，叫“回收角”，它的周围设有尼龙网，用来回收飞机弹射后所抛下的拖索。斜角甲板位于飞行甲板的左侧，与舰艇首尾中心夹 6°～13°角，上面装有拦阻索，供飞机降落时用。飞机降落时，速度很大，当机轮着舰后，飞机仍有很大的冲力高速向前跑，机身下特别的尾钩钩住四根拦阻索中的任意一根，拦阻索产生很大的阻尼力，使飞机滑行一段不长的距离（80米以内）停下来，然后拖到停机区，或者拖到升降机口进入机库。
现代飞机需加速到一定速度（如喷气式飞机需加速到350公里/小时）才能离地起飞。在航空母舰的飞行甲板这样短的跑道上，单靠飞机自己滑跑加速飞行是不行的，飞机等不及飞机加速离甲板就已经滑出甲板而掉到海里，为此现代航空母舰上都有使飞机加速的弹射器。弹射器像大弓一样，能将飞机像射一支箭一样射出去，飞机利用弹射器可在60米左右的距离加速到起飞速度。
助降装置是引导飞机正确着舰的装置。飞机着舰时，着舰点必须很准确，太前了或偏了一个角度，飞机就可能冲出斜角甲板掉到海里；太后了，飞机就上不了甲板而与舰尾相撞。助降装置像台阶一样，一步步引导飞机准确地降到飞行甲板上。透镜式助降装置是较早的助降装置，它的发明有一段有趣的故事。一天，一位名叫古德哈特的海军中校看到女秘书对着镜子涂口红，忽然灵机一动，随即在镜子上涂上口红，又把镜子放到办公桌的中间，然后瞧着镜子上的口红标记，练习用下颏触接办公桌的桌面，他如愿了。由此原理而制成的透镜式助降装置也研制成功了。现在，人们又研制成功了“全天候电子助降系统”，其原理是运用跟踪雷达校正着舰点。
拦阻索实际上就是一根大强度的绳索，末端连着液压阻尼缓冲器，其垂直于斜角甲板的中心线，自斜角甲板尾端60米处开始，向舰首方向每14米横设一根，一连设置4～5根，飞机滑跑60～90米后完全停下来，地勤人员立即跑上去，将拦阻索从飞机着舰钩上脱下来。除拦阻索外，航空母舰上还设置有应急拦机网，以使飞机着舰钩放不下或其他原因时对飞机进行强力拦阻。
升降机是将飞机从机库甲板搬到飞行甲板或从降落区搬回机库的升降装置，根据所处位置不同可分为舷内升降机和舷侧升降机两种。
现代航空母舰分排水量在 3万吨以上、能携带上百架飞机的重航空母舰，排水量在1～3万吨、携带45架左右飞机的轻航空母舰，排水量只有1万吨左右、设有装甲和水下防护舱的护航航空母舰三大类。按排水量大小，人们又将航空母舰分为大、中、小三类，6万吨以上为大型航空母舰，2～6万吨为中型航空母舰，2万吨以下为小型航空母舰。此外，人们还按所担负的作战使命将其分为攻击型航空母舰、反潜型航空母舰和泛用型航空母舰三大类。
航空母舰诞生历史并不长。1910年11月，美国人在轻巡洋舰“伯明翰”号上铺设了一条26米长的木制飞行跑道，第一次使飞机从舰艇上起飞。两个月后，美国人又一次在巡洋舰“宾夕法尼亚”号的后甲板上铺设了长36米的木制跑道，并每隔一米装一条两端拴着沙袋的绳索进行了着舰试验。这两次试验的成功，使航空母舰的诞生成为可能。1918年，英国海军将一艘巡洋舰的前、后甲板上的主炮塔拆除，铺上木制跑道，以甲板中部的上层建筑为界，前面的跑道供飞机起飞用，后面的跑道供飞机降落用，这艘改装后的巡洋舰被称为“飞机搭载舰”，它能载20架飞机，是人类史上第一艘用旧军舰改装成的航空母舰。1922年，美国将一艘运煤船改装成全通式飞机甲板的航空母舰“兰格利”号。1922年底，人类史上第一艘专门设计建造的航空母舰“凤翔”号航空母舰在日本诞生了，这艘航空母舰已初步具有现代航空母舰的样子，具有全通式飞行甲板，上层建筑很小，且位于右舷，该舰排水量 7000多吨，长160多米，航速25节，携带飞机21架。
不过，航空母舰的发展并不一帆风顺，从其诞生到第二次世界大战初期，人们还迷恋“巨舰大炮”，将战列舰和巡洋舰当作海战的主力，而将航空母舰看成辅助兵力，直到1941年12月7日，日本海军以6艘航空母舰和2艘战列舰、3艘巡洋舰和9艘驱逐舰偷袭珍珠港成功之后，人们才发现了航空母舰不可小视的作战能力。之后的珊瑚海海战、中途岛海战又一次证明航空母舰起到决定海战胜负的主导作用。这几次海战震惊了各国海军，各海军强国纷纷掀起建造新型航空母舰的热潮。据不完全统计，到第二次世界大战结束时，各国已建成或正在建造的航空母舰有200艘左右！
第二次世界大战结束后，各海军大国都把主要的人力、物力投入到设计建造新型的航空母舰和其他新型舰艇上，他们不是追求数量上的多，而是从作战威力上入手。总之，尽管第二次世界大战后，航空母舰的数量不断下降，但由于采用了新技术，航空母舰的战术、技术性能有了很大的提高，作战能力大多了。
随着科学技术的日益发展，航空母舰目标大、造价高等缺点也日益显露，为此，军事科学家和造舰工程师们认为，未来的航空母舰将向如下几个方向发展：
1.向小型廉价化方向发展：小型航空母舰造价低、目标小，又具有广泛的用途，是经济能力较弱小国家获得海空制空权的经济做法，也是海军强国大型航空母舰的补充。况且，垂直起降机和直升机的发展使小型航空母舰具有早先大型航空母舰的作战能力。
