最近十几年来，在获取高功率、高强度脉冲的能力上发生了革命性的变化，“啁啾”脉冲放大技术使人们可以得到超强、超短脉冲激光，从而开辟了超强激光场与物质相互作用的新领域。其中激光和团簇相互作用的研究非常活跃，这些研究将有助于建立强场下单个原子的性质和集体效应的桥梁；惯性约束核聚变的研究一直是一个热点，随着激光技术的发展，“快点火”核聚变的研究受到人们的广泛关注；同时，强脉冲激光束的出现也开辟了新的物理邻域——非线性动力学，如非线性光学、非线性原子(分子)物理学、相干态与宏观量子叠加态等。本文中一方面我们在理论上研究了Ar原子团簇在飞秒强激光作用下的电离机制，考虑了Ar原子团簇经过库仑爆炸过程和流体力学膨胀过程两种膨胀机制情况下，对离子的能谱进行了计算、分析。另一方面我们研究了非秒强脉冲激光所产生的相对论电子束(REB)在DT靶中的能量沉积，分析了在激光核聚变中实施“快点火的”可能性。此外，对真核细胞微管内由广场相干态产生宏观量子叠加态可能性进行了探讨。 论文主要工作包括以下三个部分内容：一、近年来，飞秒强激光与团簇的相互作用的研究成为一个热点。气体原子团簇兼有气体和固体的特征，因此团簇与飞秒强激光的相互作用和单原子或分子与飞秒激光相互作用完全不同，可以引起高电荷态、MeV离子和keV电子的产生，以及超短X射线辐射等一系列的新现象。我们考虑了团簇依次发生流体力学膨胀过程和库仑爆炸过程两种膨胀机制情况下，对离子的能谱进行了计算。计算结果与实验结果基本符合，能够很好的解释离子高能端特征，同时对低能端的能谱也进行了分析。得到团簇中离子来自库仑排斥作用的能量和半径的关系，来自有质动力势的能量和激光强度的关系，即：离子的能量随团簇尺寸的增加而增加，随照射激光强度的增加而增加。 二、对高温等离子体采用相对论性的动力学模型，通过Moller截面推导得出了电子——电子两体碰撞引起的相对论性电子束(REB)能量损失，同时对集体激发所导致的REB能量损失也进行了相对论修正。结果表明：随着等离子体温度的增大，集体激发引起的能量损失逐渐减小，而两体碰撞引起的能量损失逐渐增加，但是总能量损失基本保持不变。随后，研究了由超快强激光所产生的能量在0.5MeV～1.5MeV的REB与密度为300g/cm3～1000g/cm3、温度为5keV～100keV的超压缩DT靶的相互作用。通过计算连续曲折射程、最大穿透深度和特征时间三个重要的物理参量来重新估算了REB对超压缩DT靶产生点火热斑的能力，重新检验了对超压缩DT靶实施“快点火”的可行性。 三、微管是细胞骨架中的重要组成部分和功能组件，其中充满了液体水。大量水分子与电磁场的相互耦合，微管中的非相干的、与热有关的和无序的分子运动，激发大量水分子从基态到激发态并转化为有序的集体电磁相干辐射。水是Kerr介质，自然在水分子系统中存在非线性极化的Kerr效应。本文探讨了相干态在其中传播时随着时间的变化可以演化为宏观量子叠加态。我们计算了不同尺度的微管产生这种宏观量子叠加态所需要的时间，计算结果表明生命体中微管的长度一般都能满足形成宏观量子叠加态的条件。