浮力的奇迹（中）-凯发k8官方首页

　　淹不死人的“死海”

　　在巴勒斯坦、约旦和以色列之间，地处南北走向的大裂谷地带的中段，有一个著名的内陆咸水湖。由于长年气候酷热，湖里的水分大量蒸发，因而湖水的含盐量高达25%～30%，除个别微生物外，没有任何动植物可以在湖里生存。这个湖被称为“死海”。传说，大约2000年前，罗马统帅狄杜进攻耶路撒冷，来到死海岸边，在下令将俘虏投入海中处死时，俘虏们并没有沉到水里淹死，而是被波浪冲回岸边。狄杜勃然大怒，下令再次将俘虏投入海中，结果俘虏依旧安然无恙。统帅大惊失色，认为这是天意，于是将他们全部释放。

　　上文的传说是否可信，虽然已经无法确认，但人在死海中不会被淹死却是事实。美国著名作家马克·吐温游历了死海之后，是这样描绘他和同伴在死海中沐浴的情景的：

　　“这是一次有趣的沐浴！我们竟不会沉下去。在这里，我们可以把身体完全伸直，并且把两手放在胸部，在水面上仰卧，大部分身体仍旧留在水面上。这时候，我们还完全可以把头抬起来……你能够很舒服地仰卧着，把两个膝盖抬到下颚下面用双手抱住它们——不过这样会使你很快就翻一个筋斗，因为头部太重了。你可以头顶着海水竖起来，使自己的胸膛中部到脚尖这一段身体露在水面上，不过你不能长久地保持这种姿势。你不能仰泳得很快，因为你的脚完全露在水面上，只好用脚跟推水。

　　如果你俯着身体游泳，那你就不能前进，反而要后退。马在死海里既不能游泳，也不能直立，因为它的身体太不稳定了。马一到水里，只能侧着身体躺在水面上……”

　　其实道理很简单：死海水的含盐量远高于一般海水的含盐量，它的比重达到了1.172～1.227，而人体的比重只有1.021～1.097，因而根据阿基米德定律，死海水产生的浮力大于人体在死海中的体重，必然会把人体“推”上水面。而一般海水与人体的比重大致相等，人在海中如果静止不动，只有在海水几乎把整个身子淹没时，水对人体产生的浮力才和人的体重相等。这时人稍不留神，或心理紧张，就会因呛水而淹死。

　　因而，死海实际上就是基督教《圣经》中的亚拉巴海，即盐湖。最近，我国四川省大英县也发现了一个“死海”——形成于1.5亿年前的地下盐湖，人在湖中同样可以漂浮不沉。

　　气鳔的启示

　　剖开鱼肚，你可以看见里面有一个白而长，像葫芦一样的气鳔。这是鱼在水中的升降机。它要沉下水去时，就将气鳔缩小，使肚里的空气体积变小，而身体的比重增加。反之，气鳔涨大时，身体比重变轻，便可以浮起来。18世纪初，由于当时俄国统治者彼得大帝的野心很大，一直想扩大疆域，四处收购新式武器，于是一个叫尼科诺夫的农民就求见皇帝，献计说他能造一艘特殊的船，可以偷偷地像鱼一样潜入水向敌舰发动攻击。尼科诺夫其实就是受到鱼鳔的启示才想到可以造这种水下船的。

　　彼得大帝听后很高兴，并拨专款支持。3年后，尼科诺夫成功地完成模型制作，并于1724年下水实验。但由于操作失误，机件损坏未能达到预定目标。而尼科诺夫此时又突然病逝，彼得大帝不得不放弃这一计划。

　　1776年7月，北美殖民地人民宣告独立，成立了美利坚合众国。英国殖民当局恼羞成怒，调集了3.5万名士兵，在海军舰队的掩护下进攻纽约城。当时镇守纽约的主将就是后来成为美国开国总统的陆军司令华盛顿。他手下只有1.8万名士兵，没有重炮和军舰。此时，纽约港已被英国军舰封锁得水泄不通，形势十分严峻。

　　这时，一位名叫大卫·布什内尔的美国教员站了出来。他看过当年尼科诺夫研究的全部资料。于是向华盛顿提出建议，并获准制造一种在水中潜行的船只。由于它外形奇怪，好像是由两个乌龟壳合起来的，因而被人们称为“海龟”。实际上，它是一个椭圆形的木桶，外壳由橡木做成，靠人力摇动螺旋桨推进。“海龟”可潜可浮，因为在它的舱内设有压载水柜。只要操纵手动泵，水柜排水，“海龟”就会上浮；水柜进水，“海龟”就会下潜。“海龟”内的空气可供驾驶者呼吸30分钟。如果时间长了，就只能使用通向水面的通气管了。

　　1776年的一个夏夜，华盛顿下令出击。携带68千克炸药的“海龟”顺利接近英军军舰，开始在敌舰船底进行钻洞作业，但在准备把炸药挂上去时，突然被对方发现，驾驶员急中生智，引爆了炸药。英军不知爆炸声从何而来，急忙撤退。由此，纽约港的封锁被打破了。华盛顿誉之为“一次天才的尝试”。

　　这种用人力螺旋桨推进的“海龟”虽然十分原始，却构成了潜水艇的雏形。18世纪中叶，人们改用蒸汽机为动力。美国南北战争时，南军曾用一艘由锅炉改装的潜水艇，把北军的一艘重达数千吨的巡洋舰击沉。

　　1897年，美国造船专家霍兰，进一步研制了一艘可凭汽油机为动力在水面航行，用蓄电池为动力在水下行驶的潜水艇。它长15.84米、宽3.05米，排水量为70吨。武器装备为艇艏的一具鱼雷发射管，携带3枚鱼雷，以及艇艏和尾部各一挺机关枪。这艘潜水艇的各种性能已相当完美，被称为“海上霸主”。霍兰也被公认为世界上第一艘潜水艇的发明者。

　　随着科技的发展，半个多世纪以后，美国又发明了“鹦鹉螺号”核潜艇。它克服了传统的潜艇在水下航行一段时间后，必须浮出水面交换空气、易于暴露自己的根本缺陷，改用核燃料为动力，可以随心所欲地在水下长期潜航，被称为“真正的潜水艇”。1958年8月3日夏令时23时15分，美国第一艘核潜艇“鹦鹉螺号”在浮冰下到达地理北极，成为人类历史上首艘水下潜航到达北极点的船只。就这样，在阿基米德定律的指引下，经过100多年的努力，潜水艇终于成为一种现代化的水下攻击利器。

　　先驱者的遭遇

　　早在2000多年前的汉朝，《淮南万毕术》中就有这样的记载：“艾火令鸡子飞。”意思是说，把鸡蛋挖空，在空壳里点火把空气烧热，蛋壳就能在大风中飞起来。虽然根据现代科学的计算和实验，由于空蛋壳体积太小，里面即便充满了热空气，也不足以使蛋壳自行升浮，但是却直接证明了古人早就注意到了热空气比冷空气轻，从而产生浮力的现象。

　　到了三国时代，诸葛亮用很细的竹篾做成灯笼的骨架，外面糊一层薄纸，只留下面一个小口。再把一个盛满了松脂的小瓦碟放在灯笼内点燃。灯笼内的空气加热之后，灯笼就会慢慢地升到空中。直到松脂烧光了，空气冷却后，才慢慢地落下来。诸葛亮字孔明，所以这种灯又叫“孔明灯”。

　　到了五代时期，农民军中有一个名为莘七娘的女首领，晚上在指挥作战时，她就把这种“孔明灯”升到空中，作为军事行动信号。这种“孔明灯”实际上就是热气球的雏形。

　　1731年的一天，俄国一个名叫克拉库特诺的地方法院文书，看到烟囱里冒出的青烟一个劲地向上窜，感到十分好奇，就反复地琢磨其中的道理，并突然产生灵感：如果用一个巨大的口袋，让它灌满烟囱里冒出来的热烟，它一定会飘向天空；如果再在口袋下面装上一个吊篮，人坐进去，不就可以飞上天空了么？

　　克拉库特诺是一个敢于实践的人。他说干就干！嘿！这个试验品还真的离开地面飞了起来，飞得比树还高。煞风景的是，由于他不能控制飞行方向，结果撞到了一座钟楼上，发出了洪亮的钟声，自己也摔落在地。钟声引来了许多村民。这些村民世代生活在这片贫瘠的土地上，几乎与世隔绝，十分愚昧落后。在他们心目中，只有上帝和天使能在空中飞行，人是无法做到这一点的，而上帝和天使是不会从天上掉下来的，因而确认此人是魔鬼无疑！

　　至于如何处置这个“魔鬼”，村民们却意见不一。有人主张烧死他，也有人认为应将他套上绞索……正在克拉库特诺生死攸关之际，村民中一位略有文化的长者站出来说了公道话，并趁村民们激烈争论之际，偷偷地将这个“魔鬼”放了。村民们发现后，就将“魔鬼”留下的大口袋——实际上是世界上的第一个热气球烧毁了。

　　虽然克拉库特诺幸免于难，但再也没有勇气继续进行热气球的研究和实验了。俄国一项本可领先于世界的重大发明就这样寿终正寝了……