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潜水,在幻想与现实的边缘Comments>>

发表于 2012-10-28 11:22 | Tags 标签:, ,

詹姆斯·卡梅隆单枪匹马乘坐“深海挑战者”号抵达马里亚纳海沟的时候,是否会想起20多年前自己拍摄的《深渊》?现实世界的深渊孤寂冷彻,而卡梅隆心目的《深渊》却有着外星生物驾驶的巨型飞船。2012年3月,透过高分子复合材料的潜水器外壳观察深海,卡梅隆会想些什么?

作为一部科幻电影,《深渊》依据大量现实科技手段描绘了神秘的海底世界。不过,本文不是与你赏析电影拍摄手段,而是借《深渊》讲述人类深海潜水之艰巨达到几乎无法挑战的地步。

减压病?仅仅是开始

电影故事虚构了一次核潜艇事故,由一帮习惯深海作业的海底石油钻探人员负责打捞工作。谁也没有想到,在蓝色地球的海洋下潜藏着友善的外星智慧生命……于是,人类在深海潜水中所能面对的绝大部分困难都在一部电影中出现。

故事开篇,一台名为Deep Core的深海钻探平台为了营救核潜艇,从水深1700英尺(约518米)的地方转移到2200英尺(约670米)的海沟边缘。女主人公带着海豹突击队到达平台时说的第一句话:我们将要花上3个星期来减压。电影一开始就给了观众一个提示:深海潜水不是闹着玩儿的,搞不好会搭上小命。

首先,我们来解释为什么一个减压过程需要3个星期。

潜水过程中为了平衡潜水员体内外的压力差,防止内脏、骨骼和肢体受损,潜水员所呼吸的气体压力通常与他们所在深度的水下压力相当。既然是潜水,气瓶绝对是主力潜水装备,那么,你真认为气瓶就一定装的是纯氧?事实上,氧气分压(混合气体中氧气百分比乘以总气压)过高(国际公认高于1.6便进入危险范围)反而会对人体产生毒性导致昏迷,昏迷后的人还泡在水里只有一种结果——溺亡。

如此,有人便想到,在氧气瓶里添加其他相对惰性的气体(如氮气和氦气等)是不是一个好方法?要命的是,这些气体虽然不轻易发生化学反应,可是易溶解于血液与人体组织,而且溶解度与压力呈正比(潜得越深,压力越大,溶得越多)。当潜水员上浮压力下降时,这些溶解的气体逸出后可就在血液中形成气泡了。血液中的细小气泡极度危险,因为气泡会阻碍血流和氧气交换,造成血栓或组织缺氧坏死,从而导致潜水员罹患“减压病”。此种病症的患者,轻者再也不能潜水,重者直接丢掉性命。

因为现目前人类对于减压病的致病机理尚不清楚,所以减压病是极难预测的,每个人的生理状况千差万别,甚至同一个人每天的状况都不一样。不管你的身体有多强壮,每多减压一次,就多一分风险。

深海癫狂——高压神经综合征

你能想象流动的血液中充满气泡吗?不过,人类想出的解决办法总比困难多,比方说电影中所出现的 “饱和潜水”技术。这一技术确实存在且原理简单,无论惰性气体的溶解有多高,人体这个容器所能溶解的气体总体积一定能达到饱和状态。潜水员所在的压力舱下潜达一定深度后血液内溶解的惰性气体接近饱和,此后只要保持舱内压力,潜水员可以一直在此情况下工作。任务完成后压力舱上浮,其中压力缓慢降低,则潜水员血液中的惰性气体会以“缓释”的方式释放。只要减压时间够长,“减压病”是可以避免的。

好了,有了“饱和潜水”技术,是不是意味着人类可以向更深的水域迈进?答案是:NO!因为还有一个更恐怖的对手——高压神经综合征(High pressure neurological syndrome,下文简称HPNS)。当人类克服HPNS的时候,人类深海潜水才能实现。

HPNS在深度超过150米后会以一定概率出现,被选中的潜水员,首先出现手的颤抖,随后出现恶心、呕吐、眩晕等症状,甚至可能出现极端情况——变成一个失去正常思维的疯子。至于HPNS的产生,目前学界认为是压力直接作用于神经细胞表面,导致表面张力增加引起神经信号传导紊乱。

不得不提到电影的后半段,海豹突击队队长出现手抖、癫狂等症状,观众还以为这厮顶不住掩盖核潜艇秘密的巨大压力而癫狂。事实上,这家伙很不幸被HPNS选中。在这一部分的情节中,卡梅隆以极自然的导演手法,安排男主角潜水到10000英尺深度打捞核弹头,很轻松的将情节扭转,顺便还引出一个新概念产品——液态呼吸潜水服。

液态呼吸——人鱼只是个传说

影片中描述了一个带有一点惊悚感的呼吸方式——全液态呼吸,用溶解有氧气的液体充满呼吸道和肺部,使得人类具备类似鱼类的呼吸能力。人鱼传说流传了这么多年,但传说毕竟是传说,液态呼吸虽然在新生儿急救上有过成功案例,但进入实用还任重而道远。

在液态呼吸介质的选择上,具有强大气体溶解能力的液体只有两种:硅油和碳氟化合物。但硅油浸泡有毒性,因此碳氟化合物是唯一的选择。可是,碳氟化合物也有许多难以解决的问题。首先,碳氟化合物粘度超过空气几十倍,如果没有外界的助力,呼吸运动将是一场肺部举重运动;其次,碳氟化合物虽然能够携带足够多的氧气,但面对肺部排出二氧化碳却效率过低,在不长的时间内,人体所积累的二氧化碳就能导致中毒昏迷。

Bug

在影片末尾,钻探平台从2200英尺深度被外星飞船一举托上海面,女主人公走出平台的第一句话就是:我们应该已经死了,因为我们还没有减压!

对于这件神奇的事情,卡梅隆没有给观众任何解释,倒是著名科幻作家奥森·斯科特·卡德根据本片写作的同名长篇科幻小说中作出了解释:某种微型外星生物进入了他们的血管和组织,高效清除了其中溶解的惰性气体,因此不会形成致命的气泡,使潜水员免受减压病的困扰。

说明

编辑/彭一平,已发表于《科学Fans》2012年第六期,题为《深渊》之下——“压力山大”的呼吸问题,文字经彭一平编辑精心修改以适合该刊读者群。

图片出处:http://scubadiverlife.com

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8 Responses to “潜水,在幻想与现实的边缘”

  1. 郭钢说道:

    潜水可欣赏五颜六色千姿百态的海底生物

  2. 手写体博客说道:

    不敢下水,到现在都是。。。

  3. 拼音佳佳说道:

    远程控制或者自动控制代替人类的深潜就可以了嘛

  4. PROC说道:

    所以说拍科幻最重要的一点就是尊重科学,不然片子会拍得很假

  5. Leo说道:

    好看!但是为毛Nirvana的唱片封面图片来源却是
    图片出处:http://scubadiverlife.com

  6. zhao0401说道:

    涅槃

  7. 潇雨说道:

    看来卡梅隆身体素质很牛X啊~

  8. Illusiwind说道:

    为什么我对Abyss没什么印象了,看这篇满脑子想的都是迈克尔克莱顿的那篇改编的Sphere呢。

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