鲸鱼比潜艇柔软，为什么下潜2000米都没事，而钢铁打造的潜艇却会被压扁？

人类用钢铁打造的潜艇的潜水能力的确不如鲸鱼的血肉之躯，这也是有原因的。一起来了解一下。

深海处的海水压力是非常巨大的。通常情况下，还是深度每增加10米，压力就会增加1个大气压。平时一个成年人的身上承受着12~15吨的大气压力。为什么我们没有被压扁？这是因为我们体内肺部的空气压力和大气压相同，相互抵消了。但是在没有任何保护的情况下，人最多只能潜水60米，也就是能够承受6个大气压的压力。

图示：潜艇

如果人类要签到更深的地方怎么办呢？这就用到了潜水器。潜水艇就是其中的一种。有了潜水艇，人类可以下潜到海洋中更深的地方。一般的潜水艇可以下潜500米左右，下潜深度最高的麦克级攻击核潜艇可以下潜到1250米深。这基本上就是潜艇的下潜极限了。在这个深度上，潜艇少承受着大约125个地球标准大气压的压力，每平方厘米大约1300公斤的压力。这么大的压力全靠潜艇钢铁外壳支撑着。如果下潜的再深就会有被压扁的可能性。

为甚么潜艇会被压扁呢？原因在于潜艇是空心的，内部为了人类活动的正常需要，要维持在正常的1个标准大气压下。这样潜艇的内外产生了巨大的压力差，为了潜艇内部工作人员的安全考虑，潜艇必须有个下潜深度极限。

图示：鲸鱼

而在自然界中，很多生物都是潜水高手，比如鲸鱼。特别是抹香鲸，可以下潜到海面以下2000米深的地方。为什么鲸鱼可以下潜这么深却没有被压扁呢？鲸鱼这种强悍的潜水能力得益于它早已适应深海环境的特殊呼吸系统。鲸鱼可是在海洋中生活了大约5000万年的海洋生物。鲸鱼柔软的胸腔结构可以使肺部缩小，增加体内的压强，让体内外压强达到平衡，从而避免了被海水压扁的危险。

除了鲸鱼，很多海洋生物生活在深海地区，比如抹香鲸的食物巨型乌贼。科学家在10000米的海洋底部也发现了一些鱼类。这些鱼类的身体都非常的柔软，体内充满了液体。让自己尽量变成“一团水”，是深海生物对抗海水巨大压力的法宝。

图示：生活在海底1万米的鱼类

看来在深海中要想不被海水压扁，最好的办法就是尽可能的减少内外压强差，达到内外压力平衡。这一点鲸鱼做到了，潜艇由于功能上的限制无法达到这一点，因此潜艇的潜水能力就不如鲸鱼了。

鲸鱼比潜艇柔软，为什么下潜2000米都没事，而钢铁打造的潜艇却会被压扁？

我是萨沙，我来回答。

这个问题看起来容易，其实非常复杂。

简而言之，固体和液体的抗压能力是不同的，实心和空心抗压也不同。

通俗点说说，比如一个空心的易拉罐落入深海，巨大的压力将它压扁，从均匀受力变成局部应力集中，最终一个最容易破裂的点发生破裂。

所以，易拉罐其他地方再抗压也是无用，必须做到全部位置抗压。

自然，如果易拉罐是实心，又会有很大不同。

潜艇是空心的，是固体。

鲸鱼则是实心的，体内没有空间（潜水时肺部收缩憋气）。

其实，想要设计可以深潜的潜艇问题不大。

早在2016年，蛟龙号深潜潜艇就达到6500米的深度。

但是，军用潜艇是要作战的，不能设计的太小，核潜艇就更为巨大。

这么大的潜艇，想要设计到潜入超过400米，都是非常困难的。

不是说军用潜艇不想深潜，谁知道潜水深度越深，潜艇就越安全。

潜艇一旦遭遇袭击，立即会向深处潜水做紧急机动，就是这个意思。

但大型潜艇没办法潜的更深，因为船体无法抗压，至少现在技术办不到。

相比起来，抹香鲸才多大？最长不过15米，45吨

中国093核潜艇长度有120米，6500 吨。

实际上，鲸鱼只有抹香鲸可以深潜，其他包括蓝鲸在内众多鲸鱼潜水深度不超过300米，和潜艇差不多。

简而言之，如果制造抹香鲸那么大的的深潜潜艇，以现在技术一样可以潜水到2000米。

但如果军用大型潜艇，技术上是达不到的。

鲸鱼比潜艇柔软，为什么下潜2000米都没事，而钢铁打造的潜艇却会被压扁？

鲸鱼比潜艇柔软，为什么下潜2000米都没事，而钢铁打造的潜艇却会被压扁？

“西河豚，东鮟鱇”，在日本美食界流传着这样的说法，河豚鲜美却要拿出拼命的勇气，而鮟鱇却不需要，可见鮟鱇鱼之美味，但各位可能不了解的是鮟鱇鱼生活在水深1000米左右的深海，而且很多深海鱼都非常美味！

但有一个问题可能萦绕在各位读者的脑海，这些深海鱼肉非常细腻，柔嫩几乎可以捏出水来，但它们却能在千米深海底自由的生活，而人类制造的钢铁潜水艇，很少有能下潜到千米深水下的！

除了特别研制的深海潜水器以外，很少有潜艇可以达到千米深水下，比如前苏联在上世纪八十年代打造的钛合金的M级核潜艇，最大潜深达到了1091米（设计潜深为1250米），不过绝大部分战斗潜艇都不需要潜那么深，一般潜深都在300米左右！

这是因为海洋中的不同深度会不同温度的水层，在层水之间会有十几米的水温度急剧变化的区域，这里就是温跃层，一般海洋的温温跃层都在100-200米左右，而声呐所需的声波在穿过温跃层时候会折射，而潜艇在温跃层时，噪声会在温跃层同一侧传递，水面上比较难监听到潜艇的噪音！

海洋中的温跃层

因此只要潜艇潜深超过300米，那么它就能躲到温跃层下方了，不过现在也有变深声呐，所以潜艇也是有越来越深的趋势，但制造抗压能力更强的潜艇，需要高强度钢板，甚至用钛合金外壳来对抗强大的水压！

大气层厚度大约有100千米左右，这才一个大气压，而水的密度比较大，大约10米左右就会增加一个大气压，如果到了300米，那么所承受的就是31个大气压（还有一个是大气产生的压力），也就是每平方厘米会承受31千克的压力，你可以想象一下，这得多大压力哦！

而且军用潜水艇开孔特别多，首先就是上升下潜的进水和排水，还有鱼雷发射管，还有潜射导弹发射管，还有各种冷却平衡的水管等等，除了外壳的难度外，这些压力都是通向潜艇内部的，所以只要有一个地方出现纰漏，那这艘潜艇算是毁了，甚至在水下出事故，都不带冒泡的。

所以制造潜深更深的军用潜水艇是很难的！

为什么鲸不会挂？

说了老半天，这鲸是肉做的都不会挂，抹香鲸还能在千米深水下抓鱿鱼呢，这钢铁制造潜艇搞老半天还不如鱼，情何以堪呢？其实这都冤枉它们了，因为潜艇和鱼的结构差别那可不是一般的大，当然我们说的不是成分结构，而是抗压结构！

潜艇需要抗压，因为在它内部需要有一个密闭空间，比如存放设备和人员物资还有武器弹药等，这些都不能进水，所以这个空间必须要保证的！

但鱼不需要，鱼的体内和体外是相通的，也就是说内外压力是相等，理论上说只要时间足够久，这体内体外的压力平衡后可以下到很深的深度，这有点像我们人类的饱和潜水，这是一种大潜深作业的潜水方法，其原理是人呼吸和作业区压力相等的空气，然后平衡后人体就可以长时间在这个水域作业！

得了减压病的石斑鱼

而且短期内还可以吃住都在那个高压环境中，一直到作业结束！当然结束后需要一个长时间的减压过程，否则溶解在组织内的气体来不及排出，会在血管中形成气泡，甚至危及生命！和人一样，深海鱼直接到水面，其身体没有经过慢慢上升的减压过程，甚至会内脏爆出口外，渔民捕到的很多鱼就是这副德行。

饱和潜水

然而潜艇则根本就不需要减压过程，它只要将水柜里的水排空，就能紧急上浮，因为在潜艇内部密闭空间的压力一直都是一个大气压！因此尽管潜艇有耐压能力不足，成本制造高昂这些缺点，但它优点也很明显呢，没有减压，直接冒出水面，吓你一跳！

紧急上浮

2020年11月10日8时12分，中国自主研制的“奋斗者号”载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，深度10909米，刷新我国载人深潜新纪录！

很多朋友可能在纠结马里亚纳海沟深度是11034米，到最深还有还有125米，难道就不能再进一步了？其实那个11034米根本就不是正式记录，很多论文和官方数据中心，大都使用模糊的11000米或者10900米，所以奋斗者潜入就是世界最深海洋，从此再也没有什么深度能挡住我们中国人的潜艇。

鲸鱼比潜艇柔软，为什么下潜2000米都没事，而钢铁打造的潜艇却会被压扁？

2012年3月26日上午7时52分，加拿大导演詹姆斯·弗朗西斯·卡梅隆乘坐澳大利亚制造的载人潜艇“深海挑战者号”对地球上最深的地方马里亚纳海沟发起了挑战，经过2小时36分的下潜，潜艇到达了10898米的海床并待了3个小时，卡梅隆也成为了历史上第一个潜入最深深渊的人。

1万多米都没有把潜艇给压扁，显然2000米对潜艇来说也不是什么问题，而放眼整个“鲸界”，下潜深度最深的是柯氏喙鲸，它的下潜深度记录为2992米，其次是抹香鲸，下潜记录为2000米，所以，鲸能下潜的深度，潜艇照样可以，鲸无法到达的深度，潜艇也可以。

不过，话又说回来，大多数的潜艇，其下潜深度只有几百米，就算是“M级核潜艇”的最大下潜深度也只有1200米，对于这些潜艇来说，如果到达2000米的深度，确实会被压扁。那么，为何血肉之躯的鲸能下潜2000米，甚至更深，而大多数钢铁之躯的潜艇就会被压扁呢？我们一起来聊一下这个有意思的问题。

人类无疑是这个世界上最聪明的动物，因为生活在地面上的人类可以通过聪明的大脑达到上天入地的能力，除此之外，作为一个“水做的星球”（海洋占比最大），人类早已经用木头制作船只方便在水上穿行了。不过，受制于水的压力和人的憋气能力，人类一直都不了解真正的水下世界，在这个背景下，到了17世纪20年代，荷兰人德列布什尔制造出了第一艘潜艇。

不过，当时的潜艇主体是木头的，表面覆盖了动物皮革，驱动也是靠人力的，12个人共同划桨，所以该潜艇下潜深度仅仅只有4米，当然这在当时也是非常厉害的。

随着第一艘潜艇的问世，工业时代的崛起，潜艇的升级和更新换代开启了，到了18世纪70年代，依然是靠人力驱动的升级版潜艇“海龟号”出现了，之后在19世纪初，拿破仑请人改造了这艘潜艇，至此能够下潜10米的“鹦鹉螺号”出现了。

从鹦鹉螺号开始，人类的潜艇才进入了高速发展的阶段，逐渐地出现了下潜深度更深，而且可以携带人和武器的潜艇。

潜艇下潜的深度是缓慢增加的，因为随着深度增加，不断增加的海水压力给潜艇提出了挑战，因此到目前为止，大多数潜艇的下潜深度还停留在300-500米之间。

而钢铁之躯的潜艇之所以会被压扁，是因为在地球海洋中，深度每下降10米左右，海水的压力就会增加一个大气压，也就是说2000米的深海就相当于200个标准大气压，在这种环境下，潜艇每平方厘米都要承受20.6千克的力（液体压强公式p＝密度×gh）。

虽然潜艇的外壳是钢铁铸成的，但是它的内部是空心的，而且载人潜艇内部的气压是标准的大气压，这也就意味着潜艇内外的气压差了200倍，此时，海水的压力会源源不断的压在潜艇的外壳上。在不断的受力下，一旦有一个地方凹陷了，这个地方就会被压裂（屈曲buckling,，学力学的小伙伴应该都知道），到时候就是艇毁人亡的结局。

鲸是一类古老的海洋动物，它们最早是在距今约5500万年前由陆地哺乳动物进入海洋演化而来的，经过数千万年的演化，鲸已经形成了一个独立的目，并且有着75种不同的种类，俨然称为了一个大家族，它们的成员中有迄今为止地球上演化出的最大的动物（蓝鲸），也有如今海洋食物链最顶端的猎食者（虎鲸）。

其实，大多数的鲸在海水从0-200米这个区间内活动，这是因为一方面鲸虽然高度适应了水下的生活，但是它们依然是靠肺呼吸的，因此下潜的深度一定程度上与身体的溶氧量有很大的关系，毕竟缺氧了又浮不上来，即便是鲸也会溺死。

其次，在0-200米这个海水深度区间内，海洋生物的密度是最大的，所以，鲸基本上都在这个海水深度区间内活动。

而抹香鲸之所以要深潜，原因是它主要以大型头足类动物为食，而大型头足类动物都生活在深海，比如经常与抹香鲸缠斗的大王乌贼其生存的深度通常就在500-3000米之间。柯氏喙鲸也是如此，它们的主要食物是生活在水生平均1000米以下的枪乌贼，所以，它们经常在1500-3000米的深度中活动。

既然由钢铁打造的潜艇在2000米的深度都会被海水压扁，甚至压裂，为何血肉之躯的鲸却能做到呢？这就与鲸的两个秘诀有很大的关系了：

第一：血肉之躯的好处。血肉之躯对钢铁显然是以卵击石，但是这个说法并不绝对，因为要看对手是谁，钢铁之躯固然坚硬，但是缺点就是不会形变，因为一旦形变，潜艇就会被慢慢的发生屈曲，进而被压裂。

而血肉之躯就不会了，鲸的皮下脂肪是非常厚的，像抹香鲸这种大型的鲸，其皮下脂肪厚达30厘米，脂肪不仅仅是鲸保暖的神器，在面对海水的压力时，它们的柔软性也起到很好的防护作用，这就像将重物放到海绵上是一个道理，重物很难将海面压破。

鲸脂

第二：内外压平衡。抹香鲸之所以能够下潜到2000多米的深海，是因为它们在海面上吸足了氧，而且它们吸氧不像我们吸氧一样，我们吸氧通常都集中在肺里，当肺里消耗完毕后，就必须浮出水面了，而抹香鲸是先将氧气充满自己的细胞和组织，然后再吸满肺。

在下潜的过程中，鲸首先会将肺部的空气逐渐的消耗，此时肺逐渐的干瘪，减小了体腔的面积，同时由于处于憋气状态，其内压也是很高的，随着不断的下潜，鲸的内压逐渐的升高，升高的速度与海水压强的变化成正比，以此来达到内外压的平衡。

一旦内外压平衡了，抹香鲸就像是一个实心的铁球一样，是很难被海水压扁的，而这也是卡梅隆能乘坐潜艇深入海底10000多米的原因，一方面升级潜艇材料，一方面减小内部空间（深海挑战者号内部只有乘坐一个人的空间）。

其实，内外压平衡正是深海生物生存的法宝，比如在马里亚纳海沟深8145米的地方生活着一种鱼-深渊狮子鱼，它之所以能在8000多米的水深下生存还没有被压扁，一方面是因为它们的骨骼非常的柔软，具有很强的弯曲能力，一方面就是因为它们的体壁很薄，体腔内充满了海水，所以内外压就平衡了。

如果拿鲸去与大型的潜艇撞的话，鲸可能撞不过，但是比抗压能力，鲸要比大多数潜艇都要优秀很多，这是因为大多数的潜艇材料抗压能力有限，而进入海中只有，较大的内外压力差，会让潜艇的表面一直受力，最终突破承受极限。

而鲸是可以活的，它们可以调节内外压平衡，而且血肉之躯恰恰是能与压力打太极的，这样一些鲸就能下潜到2000米，甚至是接近3000米的深度了。

鲸鱼比潜艇柔软，为什么下潜2000米都没事，而钢铁打造的潜艇却会被压扁？

毛主席曾用“上可九天揽月，下可五洋捉鳖”这句话来形容我们人类在科技上的发展，虽说我们现在可以做到将航天器送上月球背面，送往火星甚至飞出太阳系，但是在海洋深潜领域我们人类在大自然面前还是很渺小的。举个最简单的例子，虽然我们人类制造的深潜器可以下潜到上万米深的海底世界，但是最常见的潜艇的最大潜深却不过五六百米，苏联时期建造的某些全钛合金潜艇也不过千米出头，但是在海洋里，有一种生物却能轻轻松松下潜到2000米深的深海，这就是抹香鲸(大多数鲸鱼生活水深一般在500米左右，只有抹香鲸能够下潜到2000米的深海)，难道说钢铁建造的潜艇还不如肉躯之身的鲸鱼厉害吗？的确比硬度的话，别说建造潜艇的特殊钢材了，就是普通的斧头也能轻轻松松杀死那些能够长年生活在上千米深的鱼类，但是更硬的金属建造的潜艇最大下潜深度却不如肉身的鲸鱼呢？其实这个是有原因的。首先随着海水深度的增加，水中压强也在逐渐增加，按照p=pgh计算，下潜深度每增加10米左右，海水压强就会增加一个大气压，等于抹香鲸能够下潜最深的2000米海深中，抹香鲸身体表面的压强相当于每平方米要承受1940吨的压力，这个压力就算是将世界上下潜深度最深的，苏联用钛合金建造的麦克级钛合金核潜艇放在这个深度只会被海水捏扁。但是抹香鲸却可以是为何呢？如同蓝鲸能够下潜到500米的深海和抹香鲸能够下潜到2000米的深海是因为鲸鱼在潜入深海的过程中，鲸鱼的肺部会逐渐缩小，肺里面的压强也会逐渐上升，从而使得内部和外部的压强处于平衡状态，这就是鲸鱼为什么能够潜入几百米上千米的深海没有被压碎的原因。特别是抹香鲸在下潜时会主动喝下一部分海水来增加自身重量，而且抹香鲸头部的特殊结构能够增加抹香鲸全身的密度(头部大部分是鲸蜡组织，这种特殊结构能够利用海水降温来增加密度，类似于鱼鳔的作用)。所以只有抹香鲸能够下潜到2000米的深海也是因为这个“大脑袋”的特殊构造决定的，之所以抹香鲸万下潜到2000米得深海是因为再这个深度生活着抹香鲸喜欢的大乌样贼等浮游生物。而潜艇内部需要携带人类，但是人类并不能适应超高的压强(一般只有一个标准大气压)，所以前厅面对深海的压强时就只能用抗压性能更好的材料(比如钛合金，但是太贵，而且钛合金加工难度极大)和加强潜艇自身的结构强度来增加下潜深度了，但是以我们人类现有的技术水平而言，就算是钛合金这种超硬材料的抗压能力也有一定限制，所以这也是为什么普通的潜艇最大下潜深度只有四五百米的原因所在。而且因为人体承压能力的限制，我们也不能参考抹香鲸来建造载人的潜艇，只能建造无人潜艇，但是因为通信指挥的问题和深潜器在深潜上的特殊结构设计限制，就算是模仿抹香鲸建造一艘无人话的潜艇，其实战意义也不大，毕竟对于潜艇来说深潜只不过是为了躲避鱼雷和反潜深弹的攻击，只要潜艇的下潜深度比鱼雷深就行了，这点现在我们已经做到了，而且躲避攻击并不单单只有下潜，如果在潜艇设计时只注重深潜能力，那么潜艇的其他性能势必会下降和造价也会急剧上涨。但是我们人类建造过很多深潜器，像我国的蛟龙号载人深潜器最大下潜深度达到7062米。蛟龙号也是载人深潜器，但是能够下潜到7000米的深海是因为本身结构就是为深潜儿设计，而且在抗压能力上采用的是多层逐级增压得结构设计，所以能够下潜到此抹香鲸还深的深海。其次像世界上下潜深度最深的深潜器，曾经下潜到人类已知的世界上最深的马里亚纳海沟最深处1万米的深度也是有原因的，因为下潜器本身是无人下潜器，所以下潜器内部的压强可以随着海水深度的增加逐级增加来平衡内外部的压强，但是这种增压方式并不能载人。而且任何深潜器在上浮的过程中都需要慢慢上升来逐渐减压，比如蛟龙号从7000米的深海上浮到海面需要将近10个小时左右，因为上浮速度过快人类会得减压病(严重者可能在上浮过程中会因为血液中的氮气得不到吸收而血管爆裂当场死亡)，而抹香鲸从2000米深海上浮到海面只需要半个多小时，所以在深潜领域不光是下潜深度我们人类不如大自然，就是在上浮过程中的差距也是很大的。

鲸鱼比潜艇柔软，为什么下潜2000米都没事，而钢铁打造的潜艇却会被压扁？

前几天，刚看了一个科普节目。我国深海勘探工作者，把一枚生鸡蛋和一枚熟鸡蛋一起挂到深潜器上，然后将深潜器放到海底，看看鸡蛋会有什么反应。

结果，在几千多米深的海底，两枚鸡蛋都完好无损！等捞上来以后，工作者把生鸡蛋也煮熟了，发现两枚鸡蛋都有“盐味”！海水通过蛋壳渗进了鸡蛋里。

也就是说，这么脆的鸡蛋能承受如此大的压力，是因为可以“透气”！鸡蛋的外壳不能完全将外界和蛋液隔绝。所以，鸡蛋可以通过外壳和外面平衡压力保持内外压力一致。

鲸鱼不怕被海水挤破，也是因为身体可以与周围环境调节压力。而潜水艇是完全密封的必须靠外壳和压力“硬碰硬”的对抗！

跨专业了，太专业的我就不知道了。

（文/勇战王聊历史）