鸡蛋壳很薄,两个指头一捏,就会碎裂。但如果你把鸡蛋放在掌心,用手掌包裹住鸡蛋,均匀用力,力求做到垂直均衡作用于蛋壳每一点,哪怕你使出吃奶的力气,也无法握碎这个鸡蛋。
我做过这个实验,完全可以证实这个道理,不信你也做做看。
这个原理用在建筑工程学上,叫做‘薄壳结构"。建筑师根据这种“薄壳结构”特点,设计出了许多既轻便又省料又牢固的建筑物。
人民大会场、许多现代火车站、首都机场、国家大剧院、悉尼歌剧院、以及刚竣工的大兴机场等都是利用这种原理的建筑。
作了这么多铺垫,现在我们来说说深水鱼。其实,看了上述的一些解释和案例,就应该大致了解深水鱼为什么能够承受较大压力了。
首先,这些深水鱼是在深海中孕育生存活动的,经过长期进化演化,它们的机体生理机能已经适应了深海压力。
深海鱼类相对浅海鱼类,骨骼变薄,容易弯曲;肌肉组织变得特别柔韧,纤维组织变得很细密,这使它们不但能够在深海生存,还能够在巨大的压力下灵活自如;
其次,这些鱼的皮肤变成非常薄的层膜,可以渗入水分,使鱼体内充满水分,这样保持了体内外的压力平衡。
有了这两个武器,深海鱼就能够承受巨大压力而活动自如。
但深海鱼只能够活动在深海,如果在到了浅海或者被捕捞上船,就受不了低压状态,像前面说的人到了月球就会“热血沸腾”死翘翘。
这也是人们很难吃到深海活鱼的原因。
但有一种鱼既可以在深海活动,也需要在浅海透气。这就是巨大的鲸鱼,比如抹香鲸。
鲸鱼实际上算不上真正的鱼类,因为它们都是哺乳动物,需要肺来呼吸空气,而不像鱼通过鱼鳃来提取水中的氧气,完成血氧交换。
抹香鲸既要在海面上呼吸空气,又要潜到深海捕捉大王乌贼为食,有时要潜到2000多米的深海,它是怎么做到的呢?
原来,抹香鲸的身体结构也像深海鱼类一样,骨骼和肌肉纤维、皮肤都适用了深海的活动,不同的是鲸鱼用肺呼吸,如果不处理好,肺部就会受损。
鲸鱼的肺部有一个独特的结构,随着下潜深处,会逐步缩小,把气体都集中到气管、支气管中,鲸鱼的气管和支气管外面有坚硬的骨骼包围,这样就能抵御深海水压了。
而且鲸鱼在水中长时间工作时,并不完全是靠肺部储存的氧气,而是当肺部氧气用完,鲸鱼可以调动自己身体肌红蛋白贮存的氧气续命,抹香鲸的肌红蛋白贮氧能力是其他动物的约6倍。
这就是深海鱼类不被海水高压压瘪的原因。
其实在深海,最怕压力的是气体,而不是坚硬的固体。我们知道潜水艇突破设计的深海警戒线时,厚厚的钢板都会被压瘪,压碎。其实这并不是钢板本身吃不消,而是潜水艇里是空的,充满了气体,而气体是最容易被压缩的。
我们随便丢一个鹅卵石到海里,它掉到12000米深的马里亚纳海沟,也还依然是一个鹅卵石,丝毫也不会被压瘪或者压碎。
但如果这个石头里存有密闭气体,就很难说了。
在巨大的压强下,刚体物质在压力不平衡状态下,只能向气体一边变形,这样就只能被压破压碎了。
如果一艘潜水艇里面灌满水,就不怕压了,到达再深的海沟,也不会被压瘪。因为它的内外压差平衡了。很多海底沉船除了破洞,其余部分还能够保存完好就是这个道理。
现代的深潜器之所以能够在万米海沟活动,是因为做得很小,钢板很厚,足可以抵挡巨大的压力。但深潜器要活动,要坐人,就必须有接缝和机械臂,如何做好这些接缝能够承受巨大压力,才是高科技所在。
因此不是随便哪个国家哪个机构就能够做到的。
人之所以潜水深了就出现问题,是因为人的肺泡里充满了气体,机体组织和血液都只适应1个大气压,到了深海当然就被压瘪了。