WeChat ID kexueyougushi About Feature 比科学故事更重要的是科学精神 上期说到痴迷潜水活动的毕比和巴顿。一对来自瑞士的父子组合使毕比和巴顿组合黯然失色。父亲叫奥古斯塔·皮卡德（Auguste Piccard），儿子叫雅克·皮卡德（Jacques Piccard）。他俩设计了一种新型的深潜船，命名为“的里雅斯特”号，这个名字也是意大利的一座港口城市，潜水器的制造地。它是一艘可以操控的潜水器，不过仅能操控上升或者下潜两个动作。它在 1954 年初首次下水，就直接潜到了 4000 米的深度，是巴顿6 年前所创造纪录的 3 倍。但不幸的是，这项活实在太花钱，皮卡德父子的口袋用不了几年就被榨干了。 到了 1958 年，他们与美国海军达成了一项交易，把深潜船的所有权卖给了海军，但仍归他俩实际使用。这样一来，资金问题解决了，他们开始改造深潜船。首先把船壳加厚到了 13 厘米，再把舷窗的直径缩小到仅有 5 厘米，比门上的窥孔大不了多少。这样一来，深潜船可以承受住巨大的水压。1960 年 1 月，雅克和海军的沃尔什（Lt Don Walsh）创造了奇迹，他们成功下潜到了全世界最深的洋底——太平洋中的马里亚纳海沟。他们仅用了不到 4 个小时就下潜到了 10918 米的深度，在那种深度，每平方厘米的水压达到了 1.2 吨。令他们震惊的是，触底时竟然发现一只比目鱼被惊动了。只可惜当时船上没有照相设备，所以这一事件没有影像记录。 在全世界最深的水底停留了 20 分钟后，他们返回了水面。这也是人类迄今为止唯一的一次到达那个深度，快 60 年了，依然是世界纪录。中国的蛟龙号的深潜记录是 7062 米，我记得前段时间我还说过，大导演卡梅隆也是个深潜爱好者，他乘坐自己制造的深潜器，下潜深度 10898 米，几乎就平了世界纪录。不过我们还必须看到，同样是深潜，实际上现代的潜水器和 50 多年前的已经不可同日而语了，仅仅是追求深度其实意义不是最大，更重要的是要能进行科考活动，各种探测仪器要能正常工作。所以，我国不是单单追求深度，我们还追求深潜的有效性，所以，我国的深潜活动是在非常稳健地进行。 的里亚斯特号虽然成功地创造了深潜世界记录，但是美国海军却停止了这项活动，主要原因是海军中将理科弗（Rickover）坚决反对，他是一个严肃认真且说话算话的人，关键是海军的支票薄掌握在他手里。他觉得深海探测是对海军资源的严重浪费，因为海军并不是一个科研机构。还有一个原因，当时整个国家正热衷于太空探索，计划把人送上月球。相比起来，深海探索就显得不那么重要且有点儿过时了。不过，我认为真正的原因还在于“的里雅斯特”号没有什么真正的收获。正如多年后一位海军官员所说：“除了证明我们能到达那里之外，我们到底还得到了啥？干嘛还要再干一次？”简单来说，就是这趟寻找比目鱼的旅程太长，花费太高。如果今天要再去一次那里，估计的花费是 1 亿美金。 不过，那些深海研究者们在听说海军无意继续实施原先答应过的探索计划后，很痛苦，他们提出抗议。至少有部分原因是为了平息他们的不满，海军还是决定拿出一笔钱用于制造更先进的潜水器，并交给了马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所。计划建造的是一艘可完全操纵的微型潜艇，被定名为“阿尔文”号，以纪念海洋学家阿尔文。一个有趣的历史是，阿尔文号的设计人员居然找不到一家工厂愿意制造。布罗德（William J. Broad）在《水下的宇宙》一书中是这么解释的：“这个项目是被船舶局和里科费中将鄙视的，他们可是海军钱袋子的大管家啊，像通用动力这种专为海军生产潜艇的大公司都不愿去接这种活儿，怕得罪理科弗（Rickover）。”最后，简直不可思议，阿尔文号居然由一家专门制造军餐食品机的工厂制造，这家厂隶属于通用面粉公司。 我们对海底的了解真的是少得可怜。从 1929 年开始，人们才对海底有了一些零星的探测，加上了大量的推测之后，陆续绘制了一些极为粗糙的海底地形图。就是这样的海图，到了 20 世纪 50 年代依然是海洋学家手里最好的宝贝。但是，美国海军却有着好得多的海底图，它们指引军方的潜艇穿越海底峡谷，绕开平顶海山。为了不让苏联人得到这些信息，军方对这些图是严格保密的。因此，学者们还是只能因陋就简，努力推测。即便是今天，我们对大洋底下的地形依然知之甚少。你随便用一架业余天文望远镜对着月亮望望，就能看到许许多多的环形山，可是海底下的情形，却根本看也看不到。我们绘制的火星地图都要比自己星球上的海底图要好得多。 不要说海底了，我们对海面的勘查技术也不敢恭维。有趣的是，我们对洋流的认识往往会因为一些意外事件而加深。其中有一起非常著名的小黄鸭事件。1992年，有一艘从中国出发的货船在太平洋上遭遇强烈风暴，船上一个装满 2.9 万只黄色塑料玩具鸭的集装箱坠入大海。这批“鸭子舰队”从此开始了它们的奇幻漂流，其中一批漂到印尼、澳大利亚、南美洲和夏威夷等地洋面；另一批大约 1 万只鸭子被甩出了洋流，向北极漂去，当它们漂流到俄罗斯和美国阿拉斯加之间的白令海峡时，“鸭子舰队”被冻在寒冷的浮冰中。还有一些在海洋上漂流 14 年、大约 3.5 万公里之后，在 2010 年抵达英国海岸，总之，几乎全世界的大洋上都能找到它们的身影。更加有趣的是，这支“鸭子舰队”在全世界范围引发“淘鸭热”。一批海洋爱好者自发组成了“追鸭族”，专门监视“鸭子舰队”的行踪，这可以看成是一次民间参与的洋流大调查。每当“鸭子舰队”即将抵达某个海岸时，“追鸭族”们就会疯狂地涌向海滩，争抢这些著名的鸭子。最初从中国进口这批鸭子的美国公司表示，愿意以每只 100 美元的高价将鸭子收回，但却根本没人理睬———因为在收藏家手中，每只鸭子的价格已经爆炒至 1000 英镑。 另外一次事件是 1994  年，有一艘韩国的货轮在太平洋上被暴风雨掀翻，34000 多只冰球运动手套落到了海里。这些手套随波逐流，漂得满世界都是，从温哥华到越南都有。这些事件让洋流研究者们因祸得福，追踪这些鸭子和手套的分布而形成的洋流图居然要比以前的好得多。 整个 20 世纪最为轰动的一次生物学发现就来自于大洋底下，就是那艘传奇的阿尔文号。1977 年，它来到著名的加拉帕戈斯群岛附近的海域，深深地潜入将近 2500 米深的海底，在这片完全漆黑，压力巨大的海底，科学家们发现，数十个丘状体不停地喷着黑色和白色烟雾，含硫化物的炽热液体从直径约15 厘米的烟囱中喷出，温度高达 350℃，科学家们形象地把这些喷着烟雾的丘状体通称为海底“黑烟囱”。令人震惊的是，在这样一个似乎是生命禁区的地方，却发现了生命。2 年后的 1979 年，带着很多生物学家，阿尔文号再次回到这里，对海底黑烟囱做了一次全面的考察，这次考察刷新了人类对生命的认知，在这样的一个极端环境中，却存在着一个完整的生物群落，从细菌到各种蠕虫，再到各种虾兵蟹将，那是应有尽有。这些生物不需要氧气，他们的能量来源是海底火山口的热量以及各种硫化物。硫化氢对于所有地面上的生物来说，都是一种剧毒的化合物，它们源源不断地从热液喷口中涌出。那里是一个独立的小世界，没有阳光、氧气或者其他一切通常与生命有关的东西。这个生态系统的基础不是光合作用，而是化学合成作用。若是在这次发现之前，有哪位生物学家提出这样的生态系统模型，绝对会被生物学界认为是异想天开的。 海底的这些热液喷口释放出的能量非常巨大。二十几个喷口放出的能量就相当于一个大型的发电厂。在它们周围，海水的温度也是极为惊人的。在喷口的某个点上，水温能达到 400℃，而几米之外的水温仅仅只有二、三摄氏度。在这种喷口的边缘，发现了一种软体虫，取名为“阿尔文虫”。它头部的水温竟比尾部的水温高出了 78℃。在此之前，人们普遍认为不可能有复杂生物能存活于 54℃以上的高温中。现在居然发现有一种生物不但生活在远高于这个温度的水中，而且还是在冰火两重天的环境中。这一发现彻底刷新了我们对生命生存条件的认知。 其实，人类从心理上来说，与深海极为遥远。有一个最好的例证可以说明这一点。1957 – 1958 年国际地质学年会召开，海洋学家们在会上表示，他们今后的一个主要研究方向是“利用海洋的深度来处理核废料”。令人惊叹的是，这居然不是什么秘密计划，而是公开又自豪的主张。事实上，这件事在地质年会上公开之前，往深海中倾倒核废料的活儿已经被起劲地干了超过 10 年。自 1946 年以来，美国人就已经开始将一桶桶 250 升的核废料运往法拉隆群岛附近，该地距旧金山海岸仅有 50 公里，这些核废料不经任何处理，只是简单地从甲板上往海里一推了事。 这事儿做得极其马虎。你在加油站或是工厂的角落有时能看到一些锈迹斑斑的铁桶，这种桶很普通，没有任何保护性的内衬。大多数核废料就是装在这样的铁桶中。有时会有些废料桶沉不下去，海军的机枪手就会给这些桶来一梭子弹。这样，海水就灌进去了（当然，钚、铀、锶也就出来了）。这事一直干到20 世纪 90 年代才停止，此时美国已经在全球大约 50 个地点处理了几十万桶废料，单单是在法拉隆群岛，就处理了 5 万桶。《万物简史》的原著作者比尔·布莱森说，做这事儿的哪止美国一家，其他热情的参与者还有俄罗斯、中国、日本、新西兰和几乎所有的欧洲国家。插一句题外话，中译本的《万物简史》，在这个地方把中国给删除了，我想有两种可能性，一种是经过小编严谨的调研，觉得这是作者没有证据的指控，中国以前从来没有与欧美同流合污过，所以删除中国；第二种可能性是出于小编的爱国心或者领导的要求什么的，在这种地方不应该出现中国，所以就直接删除了中国。我很想搞清楚中国到底有没有像美国一样，随意向大洋中倾倒过核废料，但是我查了半天，我发现这事我既不能证实也无法证伪。特此说明。 那么这些核废料会对水下的生命造成什么样的影响呢？我当然希望没什么影响。但实际上没人知道。唯一知道的只是我们在做这些事的时候，大手大脚的毫无羞愧之心，这的确让我吃惊。但好消息是，国际原子能机构现在对核废料的处理有明确的规定，各个有核国家都应当遵守。 我们其实对大多数大型海洋生物一无所知，包括其中最大的巨型蓝鲸。我们一度认为这种生物 “光舌头就有一头大象那么重，心脏像小汽车这么大，血管粗得可以让你在里面游泳”当然，这是很夸张的文学比喻。不过，蓝鲸确实是地球所能生产的最大号动物，甚至比最大的恐龙还要大。最大的蓝鲸体长可以达到 33 米，体重 180 多吨，这也就是说，大约需要 2500 多个汪诘才能和蓝鲸一起玩跷跷板。然而，蓝鲸对我们来说，依旧是很神秘的。大多数时候我们搞不清楚它们生活在什么地方，在哪里分娩，又是经过什么路线去的，我们一概不知。关于蓝鲸仅有的一点儿了解，几乎全部来自于我们偷听到的它们的“歌声”。其实这些“歌声”也是挺神秘的。有时，我们会听到它们唱了一首“新歌”，以前从来没唱过，但它所有的同类似乎都能听懂。为什么会这样？又是怎么做到的？我们不知道。但我们知道它们必须经常到水面上来换气。 有一些生物则根本无需到水面上来，这些无名的生物让我们更好奇，比如著名的巨型乌贼。尽管没有蓝鲸那种尺度，但也肯定算得上是巨大的。它的眼睛有足球那么大，触手伸展开来可以达到 10 - 20 米长，重量接近一吨。它是世界上最大的无背椎动物。如果你把它扔到一个小型泳池中，几乎能把泳池塞满。但就我所知，迄今为止，没有一个人，更别说科学家了，看到过一只活着的巨型乌贼。有些动物学家甚至终生致力于捕捉一只活体，但哪怕是看上一眼都很难。我们对它们的了解几乎全部来自于被冲上海滩的尸体，在新西兰的南岛，比较多见，但什么原因不知道。但它们肯定大量存在，因为它们是抹香鲸的主要食物，而抹香鲸的食量是很大的。巨型乌贼的不可消化部分是它的喙部，积累在抹香鲸胃部的鲸蜡里，形成龙诞香，可作为香水的固定剂。记着，下次当你朝自己喷洒香奈儿 5 号香水时，你得反应过来，你正在使用一种从未见过活体的海怪的蒸馏物打扮自己。 根据科学家的估计，海洋中的生物种类大约有 220 万种，其中超过 90% 还等待进一步探明。但我们首次意识到深海生物的丰富多样性是在 20 世纪 60 年代，得益于一项发明——深海采集撬网。这种设备不仅仅能捕捞到海底表面的生物，而且能把海底沉积物中的生物也全给捞上来。发明深海采集撬网的伍兹霍尔海洋研究所的桑德斯（Howard Sanders）和斯克里普斯海洋学研究所的赫斯勒（Robert Hessler），他们进行了一次沿大陆架的深海采样，深度是 1500 米，结果捞上来近 25000 种生物，包括蠕虫、节肢动物、软体动物、棘皮动物在内的  322 个种类。即使到了 5000 米的深度，他们也收获了 196 种， 3737 个生物。这种撬网只能捕获行动迟缓、头脑简单、不知道躲避的家伙。上世纪 60 年代末，有个叫艾萨克斯（John Isaacs）的海洋生物学家想出了一个办法，他把食物附着在水下照相机上。通过这个办法，又发现了大量的物种。尤其是成群的盲鳗，一种很原始的生物。由于照相机发出了光线，上钩吃饵的海洋生物并不多，除了盲鳗还有就是角鲨、裸盖鱼和黄螃蟹，但在照相机周围来回穿梭的动物多不胜数。在海中，一旦出现了丰富的食物，比如一头死去的蓝鲸沉入海底。很快就会有多达 40  种以上的超过 12000 个海洋生物前去进食。鲸鱼的死亡有一个专用术语叫作“whale fall”，直译就是鲸鱼的沉降，它是深海生态系统最重要的事件之一。一头死鲸能给海底带来数百吨的有机物质。它尸体的降解分为三个阶段。第一阶段，大型的深海动物会在鲸鱼掉到海底后，迅速抵达，开始大快朵颐。第二阶段，另外一些生物捡大型深海动物剩下的骨头和周围的沉积物吃。第三阶段，鲸鱼的骨骼进一步降解，海水发生了硫酸盐还原。细菌创造出了富含硫化物的环境，类似于热液喷口。水螅、双壳类和腹足类生物捡漏，硫化物正是它们的最爱。 海洋的确是浩瀚的，生活在大洋中的生物也的确是丰富的，但是，人类的出现对所有的海洋生物都带来了威胁，今天，过量捕捞已经成为了全世界关注的生态问题。科学有故事，咱们下期接着聊海洋生物。 值得一看 我们是否生活在虚拟世界中？ 一次台风相当于多少颗原子弹？ 2017 科学有故事最受关注 10 篇公号文章 评书？相声？No，这是在跟你讲《时间简史》呐！ 长按识别二维码，收听更多 信扫一扫赞赏作者 Reward   reward(s) Long-press QR code to transfer me a reward As required by Apple's new policy, the Reward feature has been disabled on WeChat for iOS. 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