他們發明了這些奇葩，毒死憋死了自己，就為了水下呼吸的夢想
關於人類進化的歷程，曾有位海洋生物學家Alister Hardy提出過這麼個有趣的觀點——水生猿假說。
他認為早期人類曾有過一段時期，因為棲息地和食物的不足，逐漸遷移到水中，並適應了水生環境。
例如「水生猿」理論可以解釋人類皮下脂肪層的保暖作用；手指長泡水中會出現皺褶，有利於在水下抓握動作；以及人類區別於猿類體表無毛的特徵，也更好地減少了遊動的阻力等。
水生猿假說
但由於缺乏化石的直接證明，這個理論是一直被否定，從未被證實過。
不過拋開其真實性，這確實是一個非常美麗而有趣的假說。
從古到今，人類對神秘的大海就無比嚮往。
而鋪滿地球近70%表面積的海洋，也真切地孕育著全人類。
只是受限於科技，古人並沒有我們這麼幸運，難以與海洋有更親密的接觸。
現在一說潛水，我們第一個想到的畫面大多是，穿戴著高級的水肺裝置，在海洋生物簇擁下自由穿梭的情景。
但其實潛水作為娛樂項目的出現，才不過短短五六十年。
而在很早之前，人類的潛水大多是正兒八經地為了捕捉海產和尋找寶物等。
那時候的潛水，也全靠個人意志，憋著一口氣來完成。
在《尚書》的《禹貢》篇中，就曾記載了公元前21世紀的貢品中，就有「蠙珠」和「璣」的存在。
這可能是我國最早有關於潛水採珠的記載。
在採珠產業的發展下，到明代時，潛水技術也有了較大的改進，並出現了簡單的潛水工具。
《天工開物》中採珠的記載
如宋應星所著的《天工開物》（1637年刊著）中，就記載著當時潛水技術的要領。
那時潛水是要用長繩系在潛水員的腰上，再用錫做的環形空管罩在鼻子上，潛水員可通過這個管子呼吸。
當他在水下感覺憋氣不適時，就拉動繩子。
一有動靜，水面上的夥伴就會馬上把他提出水面，休息後再下潛作業。
不過這項技術還是粗糙的，和拿根空蘆葦伸到水面呼吸空氣無本質區別。
潛水是一件極其危險的活動，而在水底的窒息感，更是使許多人對美麗的大海望而卻步。
因為無法在海底自由呼吸，人類在海底活動的範疇撐破天也僅限於勞作。
所以我們現在擁有各種水下呼吸器，能像魚類一樣在水中暢遊，還得感謝過去的發明家。
過去有不少發明家們可是搭上自己的性命，也要讓人類為了學會在海底呼吸。
用「一人為水下呼吸續一秒」來形容這整個歷程都不為過。
水肺由口中咬的調節器和背後的氧氣筒組成
我們現在進行水下冒險最重要的一件裝備，毫無疑問是水肺（SCUBA，Self-Contained Underwater Breathing Apparatues）。
它又稱自攜式水下呼吸裝置，是一種輔助潛水者呼吸的器具，曾帶無數人在海底穿梭。
但現在一提到水肺發明者，人們第一時間想到的只有雅克·庫斯托。
可以說對潛水有點興趣的人，幾乎都聽過他的大名。
雅克·庫斯托與他的水肺裝置Aqua-Lung
在上個世紀五十年代，他和壓縮氣體工程師埃米爾·加尼昂一起研發出了Aqua-Lung。
這種裝置只有在潛水員吸氣的時候，才會以周圍的水壓一樣的壓力環境供氣。
它的出現極大地改變了人類探索海洋的能力，是現代休閑潛水普遍使用的呼吸裝置。
此外，雅克·庫斯托還是歷史上最著名的潛水員，被稱為現代潛水之父。
著有《通過水下18米》(1946)、《靜謐的世界》、《活躍的大海》、《雅克·庫斯托:海洋世界》等一系列水下拍攝作品。
他的出現，極大地推動了人類的潛水運動。
不過，雅克·庫斯托雖最受歡迎，但它的發明其實並不是歷史上第一台水下呼吸裝置。
在庫斯托之前，還有許多先驅被遺忘在歷史的長河中。
水杯倒扣，紙不濕
相信大家在日常生活中都接觸過這麼一個實驗。
當將一個杯子倒扣水中時，將會發現杯子中間是不會進水的。
水之所以不能進入杯中，是因為杯子裡面充滿了空氣。
如果把這個玻璃杯製成大到可以裝下一個人呢？
就是按照這個原理，十六世紀時最早的水下呼吸裝置——潛水鐘就這樣誕生了。
過去被限制於憋住一口氣的潛水歷史，也從潛水鐘的出現有了巨大的飛躍。
16世紀的木製潛水鐘
如果按照定義分析，水肺是自攜式的水下呼吸裝置，那麼潛水鐘應該是最早的水肺裝置。
但為了更多地探尋海底的寶藏，人類當然不會只滿足於這一「鍾」子的空氣。
所以到1771年，一位英國工程師約翰·斯梅頓就曾發明了一種空氣泵。
它可以通過軟管連接到潛水鐘上，向鍾內源源不斷地提供氧氣。
英國工程師約翰·斯梅頓
只是潛水鐘內氧氣是有了，但它累贅的設計，還是大大地限制了人類海底大展拳腳。
這個時候，一位勇士出現了。
就在空氣泵誕生後的第二年，法國科學家Sieur Freminet就設計出一個可以讓人自由活動，並能實現「再呼吸」的裝置(hydrostatergatique)。
這個裝置穿在人身上，確實有點像豌豆射手，但是卻能讓人非常自由地活動四肢。
hydrostatergatique
但這副設備的亮點並不在這上面，而是它能讓人實現在水底的「循環呼吸」。
在頭盔上，Sieur Freminet設置有兩根管子，一根用來吸氣，另一根用來呼氣。
從某種意義上來說，這是世界上第一台獨立封閉的氧氣裝置。
而且這套設備，在當地的港口中還成功地被沿用了十多年的時間。
但糟糕的是，這個設備有個硬傷，就是兩根管子是通向了同一個氧氣罐內。
也就是說，他吸入的氣體，就是其呼出的氣體，氧氣總有耗盡的時刻。
所以非常不幸的，在一次試驗中Sieur Freminet於裝置里待了25分鐘，便因缺氧停止了呼吸。
不過，Sieur Freminet的「再呼吸」裝置，卻成功激起了不少發明家對自給空氣概念的興趣。
之後人類便前仆後繼地，投入到更現代的水下呼吸裝置的試驗中。
於是各種千奇百怪的潛水裝置，如雨後春筍般出現。
如1797年，德國Krigelt發明的可以置於海底的大容量空氣槽，但太笨重，被淘汰。
還有1810年，出現的Chauncy Hall斗篷型潛水服。
1819年德國人August Siebe製造的潛水服，由地面上泵入空氣供潛水員呼吸。
然而，折騰了一個世紀這麼久，這些呼吸裝置都未能解決一個嚴峻的問題——在壓強大的深海如何呼吸。
海水深度為10米時，水壓和大氣壓（1.03Kg/M2）幾乎相等。
然而深度每增加10米，水壓就會增加約一個大氣壓。
所以每個深度的水域，都需要氧氣裝置供給人體不同壓強的空氣。
如果沒有氣壓調節裝置，憑個人是難以完成呼吸的。
例如英國的Willias James，在1825就已經開發出能夠貯存壓縮空氣的金屬容器。
它被安裝在腰上，是透過管子就可以呼吸的自足式水肺。
然而，這種裝置因缺乏呼吸調節器，不能實現深潛。
而且因為壓力的原因，金屬容器中的氧氣也消耗得極快（7分鐘），缺乏實用性。
Rouquayrol的呼吸調節器
直到1860年，法國工程師Rouquayrol出手，才解決了這一問題。
他發明了史上第一個呼吸調節器，並為其成功地申請到了專利。
其原理與我們現在所用的水肺調節器原理已幾乎相同，都是通過幾個閥門分級的形式，來控制輸出氣壓的大小。
Rouquayrol的調節器
不過說來奇妙，Rouquayrol的這個裝置起先並非用於潛水，而是用於火災現場或礦井。
後來是法國海軍看上了他的這門技術，才變成了現代水肺潛水的重要裝置。
有了這個調節器的原理基礎，發明家們才能卯足勁，不斷改進水下呼吸的設備，並實現了各種突破。
Rouquayrol的呼吸裝置中可以見到背部的調節器
這之後，水肺的發展才開始明確地出現兩種模式——開放式和閉路式。
開放式水肺的系統比較簡單，是我們現在最多人使用的器材。
它只提供呼吸的氣體（壓縮空氣），給潛水員使用。
而封閉式呼吸系統則複雜些，又稱循環式呼吸器，可提供呼吸循環。
潛水員在使用供氣後，系統會將二氧化碳吸收，並重新注入適當的氧氣，再供潛水員使用。
不過這種封閉式水肺一般應用於工業或軍事等，等級需求更高的潛水活動。
Henry Fleuss
所以歷史上閉路水肺也出現得比較晚。
到1876年，第一種成功實現循環呼吸的裝置才誕生。
那時候，一位英國水手Henry Fleuss就發現人類呼吸時，只會消耗部分氧氣。
所以呼出的廢氣里，其實還有不少的氧氣夾雜在其中。
為了不浪費氧氣，Henry Fleuss決定實現廢氣的回收。
Henry Fleuss的呼吸裝置正面
他的自給式呼吸器包括一個橡膠面罩和銅管連著氧氣裝置。
銅管里有用氫氧化鉀浸泡過的繩索，因為氫氧化鉀可以與二氧化碳產生反應，從而可實現氧氣的再回收。
雖然先前沒有潛水經驗，但為了測試自己的發明，他還是勇敢地決定深潛。
經過多次試驗和改進，這個裝置才實現了長達3個小時的潛水活動。
Henry Fleuss的呼吸裝置
Henry Fleuss的發明成功，也讓其成為史上封閉式水肺的第一人。
而且這也是第一批批量生產的封閉式循環呼吸器，被用於潛艇的緊急逃生和維修。
不過其本人就沒那麼幸運了，在一次潛水試驗中，他因高壓氧中毒*，死在了水下30英尺的海中。
*註：氧雖是維持生命必不可少的物質，但超過一定壓力和時長的氧氣吸入，人體某些系統和器官功能會被損壞。
Lambertsen博士
封閉式的水肺裝置有一個特點，就是呼吸時，不需要把廢氣吐出。
這也就意味著，潛水員呼吸時不會出現氣泡，隱蔽性更好。
所以在二戰期間，這個特點也就被美國海軍盯上了。
1939年美國的Lambertsen博士，就為美軍就開發出了一種更高效率的氧氣循環裝置。
利用這個裝置，美軍培養出了一大批優秀的蛙人。
所以Lambertsen也被稱為「蛙人之父」。
庫斯托在海中暢遊
緊跟這位蛙人之父後面，才到我們熟知的潛水之父庫斯托在1943年改良了開放式的水肺裝置aqua-lung。
而庫斯托改良的裝置，便是來自Georges Comheines在1937年發明的一個水肺系統。
那時他已經突破了壓縮氧氣瓶和調節器相結合的系統，還曾在巴黎國際博覽會的水族館中向世人展示。
但是他命也不好，又在一次試驗中葬身大海，很快被世人遺忘。
老當益壯的庫斯托
後來，經庫斯托改良的水肺裝置出現，再加上他的大力宣傳，潛水運動才得以走進大家的日常生活。
歷史上這場長達4個世紀的裝備接力賽，才在這個時間節點暫下帷幕。
但只要人類的好奇心一天不消失，這場接力賽就不會有結束的一天。
*參考資料
Mark Dorfman.Time Line of SCUBA： A Chronology of the Recreational Diving Industry
SCUBA set.Wikipedia.2011.10.1
Sieur Freminet.windowthroughtime
1860 Rouquayrol Denayrouze.Diving Helmet NL
T.Rees Shapiro.Christian Lambertsen, OSS officer who created early scuba device, dies at 93
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