Science • 大银幕丨像《海王》里那样生活，需要点亮多少“黑科技”？

科技日报记者 华凌  通讯员 闫欣

12月7日，美国华纳影片公司重磅制作的电影《海王》在中国首场上映，比北美早两周，这让我国观众先睹为快。这是由著名华裔导演温子仁将DC漫画里的海王形象搬上大银幕，既叫好又叫座，口碑到炸裂。

影片中，堪称水下超人的海王，为寻找可以统治整个海洋世界的亚特兰蒂斯三叉戟权柄，从君王到英雄历练的过程中，能够在深海自由游弋与呼吸，和海洋生物沟通，以及全身随时能量满满的神力，令人震撼。

浮想联翩之余，不禁感慨，时至今日人类正将太阳系的谜团相继揭开，而对深海世界的情形仍知之甚少，未来我们能否如影片呈现的那样，在水下自由生存，打造瑰丽新世界，那将需要哪些“黑”科技支撑？

海王水晶：水下“呼吸”有希望

 “海阔凭鱼跃，天高任鸟飞。”在人们的意识里，天空是鸟的家园，海洋是鱼的世界。

鱼类可以依靠腮从水中摄取氧气，而人类和哺乳动物却没有腮，无法利用水中的氧气维持生命。记录人类最长的自然憋气时间为15分58秒，目前人徒手潜水的深度极限是183米。显然，人要潜入海洋，最基本要解决的是如何自由呼吸氧气。由此，人在水下长久呼吸的问题，成为潜水最复杂的技术之一。

有人提出，携带氧气瓶或从水面供应气体。潜水员潜水就是通过携带气源或通过管路供气得以保持在水下活动。

从实际情况来看，提高潜入深海的深度极其有限。由于潜水员佩戴的压缩空气含有氮气、氦气等，这些气体随着潜水员潜水深度的增加，溶解量也会越来越多，换言之，带的氧气量是有限的，迟早会耗尽。

能不能就地取材呢？其实水中溶解一定量的氧气，从理论上看，如果能掌握从水中快速汲取氧气的技术，那么人类就无需携带气体至水下。

近几年，丹麦科学家朝着这个目标走近了一步，研发出一种合成材料名为海王水晶（Aquaman Crystal），可在不借助其他手段情况下，持续从空气和水中摄取氧气。只要经过稍微加热或者暴露于低氧压状态下，晶体吸收的氧气就可释放出来。

 “这一发现的影响深远。这种材料可以从空气中源源不断地吸收氧气，呼吸功能障碍患者日常需要呼吸氧气，利用这一技术将可让患者摆脱沉重的氧气瓶。潜水员将来也有可能携带少量这种晶体颗粒材料，呼吸其在水中溶解的氧气，不需要携带气瓶或从水面供应气体。” 这种新材料研发负责人、丹麦大学教授克里斯蒂娜·麦肯齐说。

据介绍，海王晶体之所以能够吸收氧气，主要依靠钴离子，类似于血红蛋白吸收氧气的能力。

因为氧气难溶于水和血液，地球上所有生物都是利用金属离子结合和运输氧气，人和许多动物血液中的血红蛋白就是依靠铁离子结合氧气，肌肉细胞内肌红蛋白，神经细胞内的脑红蛋白等也属于类似分子。螃蟹和蜘蛛等动物则依靠铜离子实现结合和运输氧气的目的。金属离子吸收氧气的能力十分巨大，因此，这种材料拥有强大吸收氧气的能力并不让人意外。

听起来着实不错，只是目前大批量生产这种合成水晶材料还很难实现。但至少让人们看到了希望。

鱼有语言：跟鱼“谈心”有可能

在电影里，海王更“神”，能和鱼对话、控制鱼类。未来我们是否真的可以听懂“鱼语”呢？ 

其实某种程度上，静谧深邃的海底景观与外太空惊人地相似——无数发光生物绽放的绮丽光彩，将深海点缀得如同璀璨的星空。然而，看似宁静的海洋中，其实充满了鱼类各种不同的声音。

科学家发现，由于声音在水中能够传递的范围很广，大多数鱼都会谨慎发出声音，保持安静。直到二战后，科学家发明出水下麦克风，才真正开始听到各种水下生物发出的声音。

就目前的科技水平来看，人类已能听懂鱼类的部分语言，如一些有经验的渔民可以根据大黄鱼发出的声音来对鱼类群体的进退、大小和所处的水深情况做出判断。

其实，许多鱼类会发出各种令人惊奇的声音，例如康吉鲤发出“吠”音；电鲶的叫声犹如猫怒；箱鲀能发出犬叫声；鲂鳃或像猪叫或在呻吟或如鼾声；海马发出打鼓似的单调音等表达不同“心境”。

科学家现在借助高科技水下摄像机和感应设备，可以做到准确捕捉到鱼类的发声行为。以前对鱼类数量和行为很大程度上只能靠猜测，要监测鱼类是否正在产卵期，需要抓条鱼开膛破肚才能知道。而现在尝试对比鱼类发出的声音，就能知道它们的行为类型，这样得到的信息更准确、完整和快捷，而且也不会伤害鱼类。

鱼类是如何发出声音的？科学家发现原理主要有三类：蟾鱼是鱼类中的鼓手角色，通过控制肌肉敲打鱼鳔作声，其肌肉收缩速度非常快，每秒钟运动次数甚至超过蜂鸟扇翅膀速度；

发出咕噜咕噜声的鲶鱼采用摩擦发声的方法，波士顿大学的鱼类声音专家形容那是一种“介于吱呀作响的门和猫‘喵喵’叫之间的声音”，是通过其摩擦脊柱底部的骨骼出声，原理类似拨动梳子的齿；

还有的鱼会利用水发声，所用的是流体动力学，如鹦哥鱼在水中可以快速来回游动产生扰动噪声，能从静止状态瞬间爆发至64公里/小时的速度。

在“声音语言”之外，神奇的电鱼之间还存在着“电语言”，它们可以通过放电进行交流。其中一条鱼所释放的电脉冲，能够被另一条鱼接收，且收到之后还会放出相应的电脉冲来“回应”。同时，不同频率、不同波形的电脉冲，还能让它们顺利进行消息的互通，但频率波形的变化与消息具体内容的关系，人们尚未破解。可见，全部听懂“鱼语”仍然困难重重。

就现在而言，科学家只是刚刚开始了解鱼类的发声种类和交流模式。世界上鱼的种类共约两万余种，若都能搞清楚它们独特的语言，可谓工程巨大，科研工作者正只争朝夕地在探索。 

深海勘探：潜入最深的海

广袤的海洋占地球总面积的70.8%，隐藏着太多不为人知的奥秘。可以说，《海王》影片极尽想象，展现了一个瑰丽奇谲、气势磅礴的海底世界。实际上，随着好奇心的牵动，当人类想要游到万米深海，可比攀登珠穆朗玛峰难得多，是名副其实的“难于上青天”。

因为受限于人类海底抗压能力，潜入200米深海是不可思议的事情。人能够承受的最高压力是71.1个绝对大气压，潜水最大深度是1100米。如果到上万米深的话，那足以把人压成碎片。面对更深的下潜，将是人类下一个极限挑战。

著名的瑞士探险家皮卡德发明了“特里斯特”号深海潜水器，并于1960年潜入10916米深处的马里亚纳海沟底部，虽然人不能走出潜水器，但是海底像沙漠一样坚固的平地、安静入睡的欧鲽鱼等，都让人对探索自由的海底深处又惊又喜。

随着科技的进步，科学家在开发机器人代替人类去探索海洋，如最近一项技术显示葡萄柚大小的、基于海洋物理学、水密度和内波动力学等的微型自主水下机器人，可靠电流驱动，记录海洋内波的三维运动，进行一些海洋探测研究，还能通过精密回声探测仪，发射扇形声脉冲，回收声束探测地形，以及应用核子旋进磁力仪光泵磁力仪及磁力梯度仪进行海上拖拽测量等。

目前，中国是继美国、法国、俄罗斯和日本之后，发展深海勘探技术的第五个国家。2012年，中国自主研发设计的“蛟龙号”载人潜水器7000米海试成功，创造了世界上同类作业型载人潜水器最深下潜纪录。随后5年，其进入试验性应用航次，经历过百次下潜。

“进行深海勘探所需要的设备比用于太空探索的更加先进，因为海水压力非常大,一块指甲盖大小的地方需要承受相当于700公斤的重量。”中国科学院深海科学与工程研究所首席顾问刘心成介绍说。

“十三五”规划期间，我国专门设立了“深海关键技术与装备”重点专项。据刘心成介绍，“蛟龙号”每次可将3名工作人员带往深海停留12个小时，而未来建造一个永久的深海空间站，则可允许数十名科学家常驻水下，进行更长时间的研究，持续数月甚至数年。

一部科幻影片《海王》，孕育了人们对海洋深处太多的憧憬。相信随着“黑”科技的日新月异，科学家的不断探索，未知的海底世界会逐渐揭开神秘面纱。

来源：科技日报 文中图片均来自网络