新時代的深海探索

余毅仁

福博斯理論的推倒

19世紀中期，守舊的宗教勢力和新興科學支持者產生了激烈的沖突。大名鼎鼎的博物學家達爾文在經過長年的環球航行和研究后發表了《物種起源》一書，書中提及了地球生物的進化學說。這根巨大的導火索引發了曰漸衰落的宗教勢力與新興科學派之間的世紀大論戰。在論戰中，科學派有力地駁斥了？神創造人”的理論。此后，人們普遍相信，陸地生物是從海洋生物進化而來。但要證明這一點，還需要更有力的證據。

就在達爾文發表進化論之前，英國生物學家愛德華·福博斯經過研究后得出的結論是，深海中因缺氧、高壓且無光照，不具備生命存在的必要條件，故不可能有生物存在。但這就與達爾文的理論相左。

在那個天才輩出的時代中，當福博斯的理論被廣泛接受的同時，也有人認為他的理論是錯誤的。他們中的代表人物就是英國天才博物學家查爾斯·湯姆森。這位科學家在少年時代就對海洋生物學很著迷，并在青年時代名震英國生物學界。

1860年，英國工程師弗萊明在地中海搶修海底電纜時，發現在2160米深的海底，依然有貝類、珊瑚、蠕蟲等活體生物依附在電纜上，此發現將福博斯的理論頓時推翻。

為了進一步了解海洋的各種情況，查爾斯·湯姆森和知名生物學威廉·卡朋特決定出海考察。在取得了英國政府和海軍的支持后，1868～1870年，查爾斯·湯姆森和卡朋乘坐英國皇家海軍的“閃電號”“豪豬號”考察船對海水溫度、海洋地質和海洋生物進行了兩次考察和取樣。

事實證明，雖然隨著海洋深度的增加，生物種類不斷減少，但海底依然有著眾多生物種群。查爾斯·湯姆森還根據海底物種群的不同分類，成功提出“海嶺”的概念，豐富了海洋地質學的思路。

“挑戰者號”的成就

就在這兩次科考前，英國的另一位天才物理學家和工程學家威廉·湯姆森經過數次失敗后，以超人的決心和多年的鉆研，于1858年成功鋪設了歐洲至北美的跨大西洋海底電纜。而在此之前的19世紀50年代前期，由于設計缺陷以及對海洋認知的匱乏，導致英國政府及電報公司在鋪設海底電纜項目上承受了巨額損失。這些打擊也迫使政府要加大對海洋研究的支持力度。

在這樣的背景下，1871年，查爾斯·湯姆森和卡朋特向英國政府提交了對全球海洋進行考察的申請，其中特別注重對海洋生物學、地質學、物理學、化學等學科的全面研究。基于戰略因素的考慮。尤其是政府對于科學知識的掌握有利于鞏固英國強大的國際地位，英國政府隨即同意了這次科考行動，同時，派遣了皇家海軍“挑戰者號”來擔任這次光榮任務的主角。“挑戰者號”是一艘木殼蒸汽機風帆高速艦。該艦以風帆動力為主，蒸氣機動力為輔：重2000噸，長70米。經改造后，軍艦變成了實驗船。船上配備各種科研設備，比如放置標本的倉庫、海底挖掘機、拖網、超長繩索和實驗室。自1872年底至1875年的3年多時間里，“挑戰者號”上的科學家們歷經千難萬險，終于完成了這次彪炳千秋的全球海洋大考察。

這次科考行動的成果極其豐碩。科學家采集到了1萬多份生物標本及1000多份海水樣本，發現了近5000種新物種，并對生物群進行種類、區位和深度的區分；取得的眾多深海生物樣本，為進化學說的科學性提供了有力的論證材料。科學家使用了多種海水測溫的新技術，對洋流、水溫、深度進行了具體而細致的分析，成功研究出了全球海洋的水溫分布情況及全球各地海水的化學組成。科學家初步勘測出全球海洋洋底的各種地貌狀態，發現海底由海嶺、海溝、海盆等各種地形組成，其復雜程度堪比陸地；發現了大西洋洋底的山脈群，即大西洋中脊；測得太平洋馬里亞納海溝是世界最深之處，當時測定的深度約8200米。在科考中，還發現了全球洋底廣泛分布的多金屬結核。這一發現開啟了20世紀人類開采海底礦物的帷幕。科學家們也考察了全球各地的風土人情，留下了眾寥的人文記載，促進了世界文化的交流。

這次考察意義非凡，為日后的科學研究提供了廣泛的理論依據，為后世的探險和考察指明了方向。不僅如此，英國政府借助這次環球科考完善了國際形象，提升了國民的科學素養。更重要的是占據了科研的制高點，這種優勢促進了工業和科研產業的聯動發展。產學研密集化的先進模式使英國一直到20世紀上半葉還擁有強大的海洋科研能力。

拖曳式作業平臺

到了19世紀末20世紀初，人類對于海洋事物的認識還處于懵懂期，但對海底世界卻有著無限的興趣。水下工業的發展增進了人類對于海洋的了解。同時，水下攝影器材記錄了當時人們前所未見的海底美景。20世紀初到第二次世界大戰前，潛水設備也進入到前的未有的高速發展期。

1893～1900年間，法國科學家路易斯·巴頓用帶有蓄電池驅動電弧燈的線控封閉箱式照相機拍攝到了水下深處的清晰圖像。此后，巴頓還出版了世界上第一本水下攝影教程，至今還被攝影界奉為經典。

1907年，瑞士科學家喬治·吉爾伯特制備出了過氧化鈉，這種神奇的物質可以吸取二氧化碳并生成氧氣。在密閉的空間里使用時，可有效防止缺氧，此發明之后廣泛應用于潛水艇及潛水裝備中。英國、德國用過氧化鈉作為氧氣循環劑相繼研制出潛水艇艇員逃生裝備，有效挽救了眾多艇員寶貴的生命。

1911年在潛水史上是具有里程碑意義的一別出心裁地用于攝像。受此啟發，父子倆索性于1914年在巴哈馬海水下完成了世界上第一部水下電影《潛水航行三十里》。2年后，他們把法國著名小說家儒勒-凡爾納的《海底兩萬里》搬上了電影銀幕，耳目一新的拍攝手法使英美觀眾為之癡狂，影片也成為熱議一時的焦點話題。

實用化的重潛服

1913年，德國紐昆公司研制出了第一套實用化的重潛服。該重潛服運用了眾多現代設計。

與之前的重潛服設計相比，這種重潛服密閉性更好，桶身采用鍛鋼，手足大量使用現代化的球形關節。關節與桶身全密封，內部增加了滾珠軸承來協助提高潛水員的靈活性，并巧妙地設計出隨水壓增大而自動適應的橡膠密封環。內部依然保持一個大氣壓，潛水員呼吸靠桶內的數個高壓瓶。重潛服依然不能脫離吊靠桶內的數個高壓瓶。重潛服依然不能脫離吊裝，但水下自由度得到了很大的改善，潛水員可以比較自由地活動、工作。此潛水服實用潛深約100米，通信依靠當時已日漸成熟的電話電纜，頭部也有電燈照明，在遇到緊急狀況時還可以拋棄壓載自救。但由于需要抵抗強大的水壓，手腕部分全部封閉，手掌部分采用類似老虎鉗的設計，所以潛水員無法完成非常精密的動作，樣子也十分滑稽。

隨著不斷地改進，到1938年，共研發出三代重潛服。第三代重潛服的工作潛深已超過200米。這些發明繼承了前輩們的優點，改進了早期產品的缺陷，成為現代深潛服的鼻祖。正是先人的有益探索為現代的深潛常壓服積累了經驗，使現代深潛服可以擔當深海工作或救援的“急先鋒”。

人類就在探險中不斷地摸索前進，不久之后，美國兩位偉大的探險家將攻破深海1000米大關。