像《海王》里那樣生活，需要點亮多少「黑科技」？

新聞 12-09

科技日報記者華凌通訊員閆欣

12月7日，美國華納影片公司重磅製作的電影《海王》在中國首場上映，比北美早兩周，這讓我國觀眾先睹為快。這是由著名華裔導演溫子仁將DC漫畫里的海王形象搬上大銀幕，既叫好又叫座，口碑到炸裂。

影片中，堪稱水下超人的海王，為尋找可以統治整個海洋世界的亞特蘭蒂斯三叉戟權柄，從君王到英雄歷練的過程中，能夠在深海自由游弋與呼吸，和海洋生物溝通，以及全身隨時能量滿滿的神力，令人震撼。

浮想聯翩之餘，不禁感慨，時至今日人類正將太陽系的謎團相繼揭開，而對深海世界的情形仍知之甚少，未來我們能否如影片呈現的那樣，在水下自由生存，打造瑰麗新世界，那將需要哪些「黑」科技支撐？

海王水晶：水下「呼吸」有希望

「海闊憑魚躍，天高任鳥飛。」在人們的意識里，天空是鳥的家園，海洋是魚的世界。

魚類可以依靠腮從水中攝取氧氣，而人類和哺乳動物卻沒有腮，無法利用水中的氧氣維持生命。記錄人類最長的自然憋氣時間為15分58秒，目前人徒手潛水的深度極限是183米。顯然，人要潛入海洋，最基本要解決的是如何自由呼吸氧氣。由此，人在水下長久呼吸的問題，成為潛水最複雜的技術之一。

有人提出，攜帶氧氣瓶或從水面供應氣體。潛水員潛水就是通過攜帶氣源或通過管路供氣得以保持在水下活動。

從實際情況來看，提高潛入深海的深度極其有限。由於潛水員佩戴的壓縮空氣含有氮氣、氦氣等，這些氣體隨著潛水員潛水深度的增加，溶解量也會越來越多，換言之，帶的氧氣量是有限的，遲早會耗盡。

能不能就地取材呢？其實水中溶解一定量的氧氣，從理論上看，如果能掌握從水中快速汲取氧氣的技術，那麼人類就無需攜帶氣體至水下。

近幾年，丹麥科學家朝著這個目標走近了一步，研發出一種合成材料名為海王水晶（Aquaman Crystal），可在不藉助其他手段情況下，持續從空氣和水中攝取氧氣。只要經過稍微加熱或者暴露於低氧壓狀態下，晶體吸收的氧氣就可釋放出來。

「這一發現的影響深遠。這種材料可以從空氣中源源不斷地吸收氧氣，呼吸功能障礙患者日常需要呼吸氧氣，利用這一技術將可讓患者擺脫沉重的氧氣瓶。潛水員將來也有可能攜帶少量這種晶體顆粒材料，呼吸其在水中溶解的氧氣，不需要攜帶氣瓶或從水面供應氣體。」這種新材料研發負責人、丹麥大學教授克里斯蒂娜·麥肯齊說。

據介紹，海王晶體之所以能夠吸收氧氣，主要依靠鈷離子，類似於血紅蛋白吸收氧氣的能力。

因為氧氣難溶於水和血液，地球上所有生物都是利用金屬離子結合和運輸氧氣，人和許多動物血液中的血紅蛋白就是依靠鐵離子結合氧氣，肌肉細胞內肌紅蛋白，神經細胞內的腦紅蛋白等也屬於類似分子。螃蟹和蜘蛛等動物則依靠銅離子實現結合和運輸氧氣的目的。金屬離子吸收氧氣的能力十分巨大，因此，這種材料擁有強大吸收氧氣的能力並不讓人意外。

聽起來著實不錯，只是目前大批量生產這種合成水晶材料還很難實現。但至少讓人們看到了希望。

魚有語言：跟魚「談心」有可能

在電影里，海王更「神」，能和魚對話、控制魚類。未來我們是否真的可以聽懂「魚語」呢？

其實某種程度上，靜謐深邃的海底景觀與外太空驚人地相似——無數發光生物綻放的綺麗光彩，將深海點綴得如同璀璨的星空。然而，看似寧靜的海洋中，其實充滿了魚類各種不同的聲音。

科學家發現，由於聲音在水中能夠傳遞的範圍很廣，大多數魚都會謹慎發出聲音，保持安靜。直到二戰後，科學家發明出水下麥克風，才真正開始聽到各種水下生物發出的聲音。

就目前的科技水平來看，人類已能聽懂魚類的部分語言，如一些有經驗的漁民可以根據大黃魚發出的聲音來對魚類群體的進退、大小和所處的水深情況做出判斷。

其實，許多魚類會發出各種令人驚奇的聲音，例如康吉鯉發出「吠」音；電鯰的叫聲猶如貓怒；箱魨能發出犬叫聲；魴鰓或像豬叫或在呻吟或如鼾聲；海馬發出打鼓似的單調音等表達不同「心境」。

科學家現在藉助高科技水下攝像機和感應設備，可以做到準確捕捉到魚類的發聲行為。以前對魚類數量和行為很大程度上只能靠猜測，要監測魚類是否正在產卵期，需要抓條魚開膛破肚才能知道。而現在嘗試對比魚類發出的聲音，就能知道它們的行為類型，這樣得到的信息更準確、完整和快捷，而且也不會傷害魚類。

魚類是如何發出聲音的？科學家發現原理主要有三類：蟾魚是魚類中的鼓手角色，通過控制肌肉敲打魚鰾作聲，其肌肉收縮速度非常快，每秒鐘運動次數甚至超過蜂鳥扇翅膀速度；

發出咕嚕咕嚕聲的鯰魚採用摩擦發聲的方法，波士頓大學的魚類聲音專家形容那是一種「介於吱呀作響的門和貓『喵喵』叫之間的聲音」，是通過其摩擦脊柱底部的骨骼出聲，原理類似撥動梳子的齒；

還有的魚會利用水發聲，所用的是流體動力學，如鸚哥魚在水中可以快速來回遊動產生擾動雜訊，能從靜止狀態瞬間爆發至64公里/小時的速度。

在「聲音語言」之外，神奇的電魚之間還存在著「電語言」，它們可以通過放電進行交流。其中一條魚所釋放的電脈衝，能夠被另一條魚接收，且收到之後還會放出相應的電脈衝來「回應」。同時，不同頻率、不同波形的電脈衝，還能讓它們順利進行消息的互通，但頻率波形的變化與消息具體內容的關係，人們尚未破解。可見，全部聽懂「魚語」仍然困難重重。

就現在而言，科學家只是剛剛開始了解魚類的發聲種類和交流模式。世界上魚的種類共約兩萬餘種，若都能搞清楚它們獨特的語言，可謂工程巨大，科研工作者正只爭朝夕地在探索。

深海勘探：潛入最深的海

廣袤的海洋佔地球總面積的70.8%，隱藏著太多不為人知的奧秘。可以說，《海王》影片極盡想像，展現了一個瑰麗奇譎、氣勢磅礴的海底世界。實際上，隨著好奇心的牽動，當人類想要游到萬米深海，可比攀登珠穆朗瑪峰難得多，是名副其實的「難於上青天」。

因為受限於人類海底抗壓能力，潛入200米深海是不可思議的事情。人能夠承受的最高壓力是71.1個絕對大氣壓，潛水最大深度是1100米。如果到上萬米深的話，那足以把人壓成碎片。面對更深的下潛，將是人類下一個極限挑戰。

著名的瑞士探險家皮卡德發明了「特里斯特」號深海潛水器，並於1960年潛入10916米深處的馬里亞納海溝底部，雖然人不能走出潛水器，但是海底像沙漠一樣堅固的平地、安靜入睡的歐鰈魚等，都讓人對探索自由的海底深處又驚又喜。

隨著科技的進步，科學家在開發機器人代替人類去探索海洋，如最近一項技術顯示葡萄柚大小的、基於海洋物理學、水密度和內波動力學等的微型自主水下機器人，可靠電流驅動，記錄海洋內波的三維運動，進行一些海洋探測研究，還能通過精密回聲探測儀，發射扇形聲脈衝，回收聲束探測地形，以及應用核子旋進磁力儀光泵磁力儀及磁力梯度儀進行海上拖拽測量等。

目前，中國是繼美國、法國、俄羅斯和日本之後，發展深海勘探技術的第五個國家。2012年，中國自主研發設計的「蛟龍號」載人潛水器7000米海試成功，創造了世界上同類作業型載人潛水器最深下潛紀錄。隨後5年，其進入試驗性應用航次，經歷過百次下潛。