鯨魚肉體深潛萬米都沒事，而鋼鐵造潛艇容易被壓扁？

自從人類能夠自由思考以來，就不斷地探索這個(gè)世界。風(fēng)、雨、雷、電是怎么形成的？天狗食日是德行不彰嗎？人能像嫦娥一樣飛升到與月亮之上嗎?海洋中真的藏著神秘的寶藏嗎？從古至今人們前赴后繼地追尋著其中的真相。

Tips：地球上海洋總面積約為3.6億平方千米，約占地球表面積的71%，平均水深約3795米。海洋中含有十三億五千多萬立方千米的水，約占地球上總水量的97%，而可用于人類飲用只占2%。

17世紀(jì)那顆砸在牛頓腦袋上的蘋果，讓人們認(rèn)識(shí)到力學(xué)的規(guī)律。19世紀(jì)進(jìn)化論的橫空出世破除了上帝對(duì)人類的桎梏。20世紀(jì)汽車，飛機(jī)、巨輪的出現(xiàn)深深改變了人類的歷史進(jìn)程，其中美國的登月壯舉更是標(biāo)示著人類飛天夢(mèng)的起航。

21世紀(jì)，人類依舊沒有停下探索的步伐，地球上蔚藍(lán)幽深的海洋成為人類探索的新地標(biāo)。俗話說“工欲善其事，必先利其器”，為了探索深?？茖W(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)建造了潛艇。但是潛水艇的潛水深度很不理想，甚至還不如海里的鯨魚。

Tips：潛艇是公認(rèn)的戰(zhàn)略性武器，尤其是在裁軍或擴(kuò)軍談判中，其研發(fā)需要高度和全面的工業(yè)能力，目前只有少數(shù)國家能夠自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

那么問題就來了，為什么鋼鐵打造的潛水艇會(huì)比不上肉體凡胎的鯨魚呢？下面就跟著小編來瞧瞧這到底是怎么回事兒。

神奇的鯨魚家族

自從工業(yè)革命后，人類就像開了掛一樣，在地球上是神擋殺神，佛擋殺佛，沒有一種動(dòng)物能夠沖過槍林彈雨。但是我們引以為傲的鋼鐵巨獸卻比不過海里的鯨魚，實(shí)在讓人備受打擊。不過鯨魚能夠勝過潛艇就說明了它的獨(dú)特之處。

Tips：鯨魚是哺乳動(dòng)物，約90種體態(tài)似魚、皮膚裸露的水生哺乳動(dòng)物和它們已滅絕的早期親族，統(tǒng)稱 鯨類 或 鯨豚類，習(xí)慣上體型大者稱鯨，小者稱豚。大部分棲息于淺海，少數(shù)幾種棲息于淡水。

如同人類是地上的無冕之王一般，鯨魚也是海中當(dāng)之無愧的霸主。鯨魚，屬海洋類哺乳動(dòng)物鯨下目。其中體型大者稱鯨，小者稱海豚。這里有一個(gè)冷知識(shí)，海豚和鯨魚是同一個(gè)系群的生物，而不是我們以為的兩種完全不同種的。

鯨魚家族歷史源遠(yuǎn)流長，大約5400萬年前鯨魚的祖先在進(jìn)化的過程中不知因何原因分成了兩支，一支在陸地上棲息，一支回到了生命的搖籃海洋逐漸演變成完全的水生的鯨類。而另一支則演變成了河馬。地球上一切生物的起源都是源自于海洋，鯨魚的祖先在上岸 2.5 億年后重返海洋，是生物進(jìn)化史上極為罕見的重大轉(zhuǎn)折事件。

Tips：河馬的體型雖大卻可輕巧地浮在水中，還能在水中待超過5分鐘。即使是陸地上第三大的動(dòng)物，其短距離奔跑速度卻能達(dá)到時(shí)速40千米。

漫長的時(shí)間將鯨魚種群打磨得更加璀璨。從古代鯨到現(xiàn)代鯨，雖然種群減少了，但是鯨魚們的優(yōu)勢(shì)卻更加明顯，更能適應(yīng)海洋的生存。在進(jìn)化過程中，它們褪去了陸地生活帶給它們的痕跡，轉(zhuǎn)而返祖，進(jìn)化出魚類的性狀。鯨魚，外形肥圓，遠(yuǎn)觀好似一只細(xì)長的水桶，背部呈流線形。

同許多魚類生物一樣，鯨魚的腦袋和身子是連在一起的，不能自主地轉(zhuǎn)動(dòng)頭部。在水族館中，因其憨態(tài)可掬的外形深受老中青三代人的喜愛。鯨魚的身體構(gòu)造在二次入水之后發(fā)生了重大的轉(zhuǎn)變。鯨魚的頭部較小，多數(shù)呈子彈狀，但也有一些頭部較大，類似方方正正的長方體。

Tips：子彈Ball，是由槍械發(fā)射出的武器；戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)更是擊殺敵人或破壞物資的最簡單的工具之一。它既是文明的產(chǎn)物，同時(shí)也是破壞文明的利器。

鯨魚的腦袋上長著一雙小而靈動(dòng)的眼睛。因?yàn)轹L類在水下活動(dòng)，所以它們的眼睛不僅沒有淚腺和瞬膜，還是個(gè)近視眼。鯨類的耳朵十分特殊，沒有耳廓只有微小的耳孔，但是聽覺靈敏，能夠接收到超聲波，依靠回聲定位功能來尋找食物、聯(lián)系同伴或躲避天敵。鯨魚的鼻孔有一或兩個(gè)，長在頭頂，俗稱噴氣孔。

鯨魚在多年的水生生活中，已經(jīng)不存在任何的陸生特點(diǎn)。它的前肢為了更好地游動(dòng)，進(jìn)化成鰭（魚翅的來源）。后肢退化，生成水平的尾鰭，能上下擺動(dòng)，充當(dāng)螺旋槳推動(dòng)身體前進(jìn)。多數(shù)鯨類生有背鰭，立于脊背后方或背中央，能夠抵擋水的阻力，幫助鯨魚快速前進(jìn)同時(shí)還能幫助身體保持平衡。

Tips：淚腺由分泌淚液的分泌腺泡和排出淚液的導(dǎo)管組成。腺泡包括兩層細(xì)胞，圓柱狀細(xì)胞為真正的淚腺分泌細(xì)胞，圍成圓腔。

鯨魚用肺呼吸，身體左右兩處各有一個(gè)肺葉，這種呼吸方式導(dǎo)致鯨魚每隔4個(gè)小時(shí)就要游到海面上呼吸，這時(shí)就會(huì)形成水上噴泉現(xiàn)象。鯨魚是溫血?jiǎng)游?/span>，體溫常年保持在37度左右，心跳十分緩慢，每分鐘只跳動(dòng)10下。鯨魚的食道和氣管完全分離，同它的近親河馬一樣有4個(gè)胃，腎臟多為瘤狀。

鯨魚家族根深葉茂、支系眾多。主要分須鯨和齒鯨兩大類。須鯨現(xiàn)存十五種，代表鯨是藍(lán)鯨。它是世界上最大的動(dòng)物，體長可達(dá)30米，重達(dá)180噸。須鯨，顧名思義就是長有胡須的鯨。

Tips：腫瘤tumour，是指機(jī)體在各種致瘤因子作用下，局部組織細(xì)胞增生所形成的新生物neogrowth，因?yàn)檫@種新生物多呈占位性塊狀突起，也稱贅生物neoplasm。

因?yàn)轫汌L，口中沒有牙齒，所以它們長長的胡須就成為牙齒的替代品，用來濾食小魚、小蝦等。而齒鯨因?yàn)榭谥猩欣X，導(dǎo)致性情十分兇暴，是海洋中的頂級(jí)捕食者，主要捕食金槍魚、章魚、烏賊等。上天給了齒鯨一副好牙口，就收回了體型上的便利，導(dǎo)致多數(shù)齒鯨的體量小于須鯨。

鯨魚，是哺乳類動(dòng)物，每胎只生一只幼崽。幼年鯨魚依靠母乳喂養(yǎng)，哺乳期長達(dá)一年。鯨魚的成長期十分漫長，需要七~十年才能長大。鯨魚是動(dòng)物中的長生種，壽命長度在40~90年之間。

Tips：胡須指生長于男性上唇、下巴、面頰、兩腮或脖子的毛發(fā)。青春期后的男性一般都會(huì)長胡子。胡子比頭發(fā)長得快，這是雄性激素作用的結(jié)果。

鯨魚能夠在海中來去自如靠的是，它們厚厚的脂肪，這些脂肪不僅能幫助鯨魚在冰冷的深海中保持溫暖，還能減少身體的比重，增加浮力，有助于潛水。俗話說：鯨之大，幾口鐵鍋裝不下。藍(lán)鯨雖然是鯨中的巨人，但是它的潛水能力并不出色，一般在100~200米之間，打個(gè)雞血能到200~300米之間。

歌聲優(yōu)美、富有文藝素養(yǎng)的座頭鯨能在150~200米之間游動(dòng)，而鯨中扛把子虎鯨能在260米深處游動(dòng)。 外表白皙可愛的白鯨是個(gè)深藏不露的游泳高手下潛到650米的深海區(qū)。類似劍魚頭上長了一根長長的利刺的一角鯨能游到1000米深。

Tips：脂肪是由甘油和脂肪酸組成的甘油三酯，其中甘油的分子比較簡單，而脂肪酸的種類和長短卻不相同。

而鯨魚中潛水能力最強(qiáng)的是抹香鯨，最深能潛到3000米左右。

仿生鯨魚——潛艇

潛艇的歷史十分漫長，最早提出潛艇這個(gè)概念的是生活在15~16世紀(jì)的著名藝術(shù)家列奧納多·達(dá)芬奇。達(dá)芬奇不僅是位出色的畫家還是位發(fā)明家，提出了直升機(jī)、機(jī)關(guān)槍、坦克車等武器的設(shè)計(jì)圖。其中，就有能在水下潛行的船只，即潛艇。但是，由于當(dāng)時(shí)的社會(huì)背景不允許這種船出現(xiàn)，所以他未能將設(shè)計(jì)稿完成。

直到16世紀(jì)，英國數(shù)學(xué)家威廉·伯恩在他的著作《發(fā)明與設(shè)計(jì)》中首次描述了潛艇的制作方法。17世紀(jì)，潛水艇的設(shè)計(jì)完全照搬威廉的方法，推進(jìn)力依靠人力劃槳產(chǎn)生。但因?yàn)楫?dāng)時(shí)的技術(shù)問題，所謂只是在船的下方的一個(gè)小方艙。雖然這種“潛艇”十分粗糙，但是其軍事價(jià)值很快就被有識(shí)之士發(fā)掘了。

Tips：達(dá)·芬奇思想深邃，學(xué)識(shí)淵博、擅長繪畫、雕刻、發(fā)明、建筑，通曉數(shù)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科 。

1648年，切斯特主教在他的著作《數(shù)學(xué)魔法》中詳細(xì)地指出潛艇在軍事戰(zhàn)略上的優(yōu)勢(shì)，首先因?yàn)槠淠軌驖撔杏谒?，所以能夠出其不意的發(fā)動(dòng)襲擊和觀察敵情。其二，則是安全性高，船員都生活在潛艇的船艙中，不必忍受海上的狂風(fēng)暴雨，也不必?fù)?dān)心被猖獗的海盜襲擊。其三，能夠在敵人眼皮子底下運(yùn)送物資和彈藥，隨時(shí)策應(yīng)、支援海軍。

美國南北戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，潛艇作為一種新型軍事工具應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)之中，并在戰(zhàn)場(chǎng)上建立奇功，成功炸沉北方聯(lián)盟的豪薩托尼克號(hào)（USS Housatonic）護(hù)衛(wèi)艦。1879年，英國牧師雷文倫德·喬治·加萊德建成“復(fù)活號(hào)”潛艇，這艘潛艇長15米，兩頭尖，中間呈圓柱形，是世界上第一艘使用蒸氣驅(qū)動(dòng)的潛艇。

Tips：中國人民解放軍海軍，現(xiàn)役軍人約24萬人，艦船300余艘，飛機(jī)600余架，現(xiàn)役艦艇總噸位僅次于美國，是西太平洋地區(qū)最大規(guī)模的海上武裝力量。

19世紀(jì)80年代，潛艇在軍事上的作用顯著提升，各國開始爭(zhēng)相研究建造潛艇。1900年，美國正式將潛艇編入美國海軍。從此，潛艇開始了作為一種海軍艦艇的服役生活。

一戰(zhàn)期間，潛艇的活動(dòng)范圍從近岸擴(kuò)展到遠(yuǎn)洋，用在封鎖敵方港口或者破壞海運(yùn)補(bǔ)給路線上。二戰(zhàn)后，世界沒再爆發(fā)大規(guī)模的戰(zhàn)斗事件，潛艇主要用于收集世界海域的水文信息和科學(xué)探索。潛艇，作為一種水下探測(cè)工具，最重要的就是下潛的深度。潛得越深，被發(fā)現(xiàn)的概率越小，收集到的深海信息越多。

Tips：無人潛航器是沒有人駕駛、靠遙控或自動(dòng)控制在水下航行的器具，主要指那些代替潛水員或載人小型潛艇進(jìn)行深海探測(cè)、救生、排除水雷等高危險(xiǎn)性水下作業(yè)的智能化系統(tǒng)。

潛艇和飛機(jī)一樣，它們的設(shè)計(jì)外形設(shè)計(jì)都是仿造了動(dòng)物界中的動(dòng)物，潛艇的外形參考了鯨魚。按理說，潛艇這個(gè)人造的鋼鐵巨人應(yīng)該比鯨魚更先進(jìn)更快，就像飛機(jī)比鳥類飛得更快，但實(shí)際上潛艇下潛的深度多數(shù)都不及鯨魚，這是為什么呢？

鯨魚VS潛艇

首先我們來看看，潛艇的工作原理。正常的在海上航行的船只，因?yàn)樗艿母×Υ笥谥亓σ蚨軌蛟谒嫔细∑饋?，所以要讓潛艇潛下去就要讓潛艇?/span>重力大于浮力。于是為了控制重力，科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種叫做“沉浮箱”的水箱來控制。人們只需通過控制沉浮箱中的注水情況來改變潛艇的重力。潛艇的上浮和下沉通常用前后兩個(gè)沉浮箱來完成，這兩個(gè)沉浮箱也稱作主沉浮箱。

Tips：飛機(jī)aeroplane，是指具有一具或多具發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力，由機(jī)身的固定機(jī)翼產(chǎn)生升力，在大氣層內(nèi)飛行的重于空氣的航空器。

在水中最大的問題就是無處不在的壓強(qiáng)。根據(jù)壓強(qiáng)公式，密度越大，深度越大，壓強(qiáng)就越大。深度每增加10米,潛艇所受的壓強(qiáng)就會(huì)增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，下降1000米每平方米就要承受100噸的壓強(qiáng)，而下降到3000米所受的壓強(qiáng)就能將一般的潛水艇壓得粉碎。而鯨魚中的抹香鯨卻能夠在3000米的深海來去自如。

這是因?yàn)轹L魚在數(shù)千萬年的進(jìn)化中，將自己的身體進(jìn)化的更加適應(yīng)海洋。鯨魚的骨骼十分柔軟有韌性，能夠從容應(yīng)對(duì)各種壓力的變化。鯨魚的肌肉組織變得更加柔軟，肌紅蛋白的濃度更高，儲(chǔ)氧能力更強(qiáng)，能夠支持長時(shí)間的水下活動(dòng)。

Tips：肌紅蛋白是一種小分子色素蛋白，由珠蛋白與正鐵血紅素Heme，結(jié)合而成，可與氧成可逆性結(jié)合，形成MbO2，MbO2稱為氧合肌紅蛋白，Mb稱為脫氧肌紅蛋白。

鯨魚在深海里還有一項(xiàng)絕技，鯨魚的肺會(huì)變形。在深海中越往下走壓強(qiáng)越大、氧分子濃度越低，越不利于呼吸。但是鯨魚不一樣，鯨魚靠肺呼吸，而且鯨的肺會(huì)隨著深度的增加而變小，收縮到一定的程度后，鯨魚柔軟的肌肉組織和骨頭就會(huì)發(fā)揮柔能克剛的作用保護(hù)肺部，鯨魚身上那層厚厚的脂肪會(huì)增強(qiáng)它的抗壓能力。

在鯨魚多年的水生生活中，它的表皮進(jìn)化出一層薄膜，能夠讓鯨魚的身體蓄滿水分，保持身體外的壓力平衡。

Tips：肌肉組織由特殊分化的肌細(xì)胞構(gòu)成，許多肌細(xì)胞聚集在一起，被結(jié)締組織包圍而成肌束，其間有豐富的毛細(xì)血管和纖維分布。

反觀我們的潛艇，由于是鋼鐵制造，他們的硬度足夠但是柔軟性不強(qiáng)，這正應(yīng)了一個(gè)成語過剛易折。而且我們的潛艇因?yàn)樾枰藖聿僮鳎詢?nèi)部必然要留有足夠的空間來裝人，并且要保持氧氣濃度，導(dǎo)致內(nèi)外壓強(qiáng)不一致。所以，為了保持呼吸我們就不能像鯨魚一樣在大海中肆意游動(dòng)。

結(jié)語

目前，雖然世界多國都是受制于深海壓強(qiáng)不能在水底進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作，但是隨著科技的發(fā)展我們能夠?qū)⒑Ｑ蟮纳衩孛婕喗议_。

Tips：呼吸，是指機(jī)體與外界環(huán)境之間氣體交換的過程。當(dāng)人用力吸氣，一直到不能再吸的時(shí)候?yàn)橹梗蝗缓笤儆昧魵?，一直呼到不能再呼的時(shí)候?yàn)橹?，這時(shí)呼出的氣體量稱為肺活量。

我國蛟龍?zhí)柍晒μ魬?zhàn)深海7000米的深度，就預(yù)示著我國對(duì)于深海探測(cè)的廣闊前景。只要齊心協(xié)力，我們就能跨過大自然的障礙，走向光明的未來。