你们对潜水真正的危险一无所知

本文来自微信公众号：把科学带回家（ID：steamforkids），作者：七君，原文标题：《让潜水员闻风丧胆的物理现象，杀死了三分之二的殉职潜水员》，题图来自：视觉中国

大家在夏天可能会去玩潜水。现在许多休闲潜水项目并不需要玩家真的会潜水，甚至不需要会游泳，许多人是现场临时培训了几分钟就下水的，所以许多人对潜水的真正危险一无所知。

今天我们就来了解一下潜水时最危险的状况，也是让大多数因公殉职的职业潜水员的死因——差压（delta P）。

差压就是压强差异的意思。实际上，根据《商业潜水和水下作业国际公认标准》的制定者国际潜水承包商协会（ADCI）的数据，三分之二因公殉职的职业潜水员死于差压。

中学我们就学过，水下任意一点的压强和水深成正比，因此如果连通器两边水深不同，连通处就有差压。不过，只要给连通器足够的时间，中间小连通的地方左右的水压最终会趋于平衡，此时差压为0。

氮素，如果堵住小水管，中间的小水管就会亚历山大，需要看一看泌尿科。

如果小水管这里恰好有个潜水者，TA就会感到有个无形的手拽住自己不放手。因为连通处无法实现平衡，差压始终不为0，潜水者就变成了瓶塞，然后呼吸逐渐消失。

由于差压肉眼不可见，痛下杀手时迅速而不留痕迹，因此即使是职业潜水员，甚至生活在水里的鱼类面对差压也毫无反击之力。

你可能觉得这有点扯，差压真这么厉害吗，在附近会毫无感觉？我们找一只在水里横行霸道的蟹老板和一根在水里被割开的空管子来试试。

看，蟹老板一瞬间就变成了硬纸板——

丝毫没有察觉危险的鲨鱼哥也被吸淤泥的疏浚泵瞬间吸走了——

根据国际潜水承包商协会的记录，1989年1月，在清理水坝的排水管道时，就发生过差压导致的事故。

当时一位潜水员潜入水库下方清理排水管道的滤网。没想到的是，杂物被清理后，差压一下子释放，潜水员就被吸了进去。第二个潜水员上前救援，结果也被吸住了。

第三个潜水员过去救他俩，足足弄了40分钟才出水面，但是前面两人都不幸遇难了。

1993年5月一个潜水员在维修游泳池的时候，也发生过类似的意外。

当时这个潜水员在维修一个水深为3米的游泳池底部，结果被一个排水管吸住了。他的身体把管道锁死，导致差压无法降为0，他也被差压牢牢按在水底，不幸去世。

对于深水潜水员来说，即使没有被差压吸住，潜水服内外的差压也很致命。2003年，谣言终结者曾经出过一期差压死神来了的节目。

他们把猪肉制作的潜水员放到潜水服里，沉入90米深的海水中。接着，他们模拟潜水服失灵，内部压力骤减的情况。

因为潜水服内外巨大的差压，麦兜直接被榨出了西瓜汁。

差压不仅是职业潜水员的头号敌人，也会威胁毫无防备的普通人。

澳大利亚布里斯班就曾发生过这样的事故，而且还被电视台的摄像机全程记录了下来。当时高速路面因为排水沟堵塞而积水，布里斯班的一个维修人员前去排淤。

当他把堵住排水沟的杂物清理之后，他就在众目睽睽下变成了人肉窨井盖，他的腿被差压吸住了。

即使7个人上前营救，这个可怜工人的面部也在水下泡了超过1分钟。最后，队友直接开抽水机，把污水抽干净，这位工人才得救。洪水过后清淤工作的危险性可见一斑。

看到这里，许多人可能不敢去游泳了。可是你知道吗，能使你窒息的差压也存在于你的体内。你之所以能愉快呼吸，也是因为你身体的精妙设计帮你撑住了差压。

是这样的，肺部有点像吹起来的气球。气球很有弹性，表面张力很大。气球的表面张力要能承受内外的差压，这样气球才不会爆炸也不会漏气，处于平衡状态对吧。

不过人的肺不是一个气球，而是由好多好多互联的气球——肺泡构成的。肺泡的大小不一，连起来会出大事。

肺泡

出什么大事？

看看两个大小不一的气球连一起的实验你就懂了。如果盲猜，两个大小不一的气球连通后，应该是最后变得一样大？

其实不是的，大的气球会把小的气球的气吸走，你也可以自己动手试试验证一下——

决定这种现象的，是杨-拉普拉斯公式（Laplace-Young Equation）。

杨-拉普拉斯公式。德尔塔 p 是膜两边的压力差。γ 是膜表面张力。R 是球体半径。

根据杨-拉普拉斯公式，泡泡越大，泡泡内外的差压就越小。因为大家外面都是一个大气压，所以越小的气球内部气压越大，里面的气体很想被放出去。

气体会从气压大的地方向气压小的地方扩散，所以如果两个气球连通，小气球里的气会吹向大气球，导致大气球越来越大。这也是为什么吹气球最难的时刻是刚开始把气球吹开的时刻，气球吹大之后再吹反而容易了。

所以问题就来了：只要有一个肺泡比别人大，它就会吸走其他小肺泡里的气体，大肺泡越来越大最后撑爆，小肺泡都被吸瘪了，那肺还怎么呼吸呢？这种情况也确实存在，在医学上叫做肺不张（atelectasis）。

在1929年，德国生理学家库尔特·冯·尼尔加德（Kurt von Neergaard）在研究杨-拉普拉斯公式时首先注意到了它和肺不张的关系，并且准确猜到肺部的解决方法。

他认为，肺部一定有防止肺泡团灭的机制，这种机制存在于肺泡表面的液体中。

水黾因为水的表面张力站在水面上

原来，肺泡上有一层液体薄膜。和气球类似，这层液膜具有表面张力。

而根据杨-拉普拉斯公式，差压和液体表面张力成正比，和肺泡的大小（直径半径）成反比。因此冯·尼尔加德大胆猜测，如果要减小小肺泡的差压，避免小肺泡内部的气体被大肺泡吸走，只要减小肺泡表面液膜的表面张力就可以了。

肺泡随着呼吸伸缩

不过在当时，他只猜中了肺泡表面液膜的功能，却并没有发现究竟是什么改变了这层液膜的表面张力。

又过了30多年，医学界才真正意识到冯·尼尔加德是对的，肺泡真的可以分泌调节表面张力的物质。

实际上，这种物质和肥皂液类似，是一种表面活性剂——肺部界面活性剂，主要成分是二棕榈酰磷脂酰胆碱。在大小肺泡差压不同的情况下，只要加入肺部界面活性剂，就可以有效降低液膜的表面张力，使小肺泡不会塌陷。

肺部界面活性剂的发现，也完美地解释了早产儿为何常有呼吸困难的问题。

原来在胚胎发育的第24周，胎儿的肺部细胞开始少量生产肺部界面活性剂。到了第34周，肺部界面活性剂的分泌才开始突增，这个时候出生的孩子的肺泡才不容易团灭。

反过来，不到34周的早产婴儿由于肺部表面活性剂不够，很容易发生肺泡塌缩回不过气的状况。这就是新生儿呼吸窘迫综合征（infant respiratory distress syndrome），也就是我们看到早产儿常戴着呼吸机的原因。

本文来自微信公众号：把科学带回家（ID：steamforkids），作者：七君