這 也 正 是 為什麼 潛水 活動 設有 嚴格 的 時間 限制 。 現在 回到 呼吸管 的 例子 ， 我 能 潛到 多 深 ？ 要 回答 這 個 問題 ， 我 把 一 個 壓力 計裝 在 講堂 的 牆 上 。 想像 我 有 一 條 約 4 公尺 長 的 透明 塑膠管 。 我 把 管子 的 一 端 固定 在 左側 牆 上 高處 ， 接著 在 牆 上 將 它 彎成 U字型 。 U 字型 的 兩 臂 都 比 2 公尺 略 短 一點 。 我 把 大約 2 公尺 分量 的 蔓越莓汁 倒進 管子 裡 ， 而 它 很 自然 地 停 在 U字型 兩 端 等 高 的 地方 。 現在 ， 藉由 把 氣 從 管子 右側 吹進去 ， 我 把 蔓越莓汁 吹 向 左邊 。 我 能 把 果汁 吹 得 多 高 ， 它 所 增加 的 垂直 距離 就 是 我 能 用 呼吸管 呼吸 的 深度 。 為什麼 ？ 因為 這 測量出 我 的 肺 能夠 施加 多少 壓力 來 抵抗 水 的 靜液壓 。 就 這 個 目的 來 說 ， 蔓越莓 與 水 的 效果 是 一樣 的 ， 但是 蔓越莓汁 有 顏色 ， 學生 比較 容易 看見 。 我 傾身 靠近 管口 ， 把 氣 全 吐掉 ， 再 深呼吸 ， 讓 肺部 充滿 空氣 ， 然後 把 管子 右端 放進 我 的 嘴 裡 ， 並 使盡 力氣 往 裡面 吹 。 我 的 臉頰 下陷 ， 我 的 眼睛 瞪大 ， 而 果汁 就 在 U 形管 左側 一 公分 一 公分 地 往 上 爬 。 結果 你 猜 得 到 嗎 ？ 它 只 上升 了 50 公分 。 我 已經 使盡 吃 奶 的 力氣 才 達到 這 個 地步 ， 而且 我 沒辦法 撐 超過 幾 秒鐘 。 所以 ， 我 把 果汁 往 左側 吹高 了 50 公分 ， 這 表示 我 把 右側 的 果汁 吹低 了 50 公分 ； 整 個 算起來 ， 我 讓 果汁 有 了 100 公分 的 垂直 位移 ， 或 說 足足 移動 了 1 公尺 。 當然 ， 利用 呼吸管 呼吸 時 ， 我們 是 在 吸氣 而 不 是 把 氣 呼出來 。 所以 ， 搞不好 把 氣 吸進 肺 裡 會 比較 容易 一點 ？ 於是 我 再 做 一 次 實驗 ， 但是 這 次 我 是 盡 我 所 能 的 把 管子 裡 的 果汁 往 上 吸 。 不過 ， 結果 差不了 多少 ； 它 只 在 我 吸氣 的 這 一 側 升高 了 50 公分 ， 因此 也 在 另 一 側 下降 了 50 公分 ， 而 我 已經 完全 沒力 了 。 我 剛剛 示範 了 在 水面 下 一 公尺 處 用 潛水 呼吸管 呼吸 的 光景 ， 那 相當於 要 抵抗 約 大氣壓 十分之一 的 壓力 。 我 的 學生 們 對 這 個 示範 實驗 的 結果 總是 感到 吃驚 ， 他們 認為 他們 能 做 得 比 我 這 個 年紀 一 大 把 的 教授 好 。 所以 我 邀請 一 個 又 高 又 壯 的 學生 上台 來 試試 。 在 用盡 全 身 力氣 賣力 演出 後 ， 他 滿 臉 通紅 ， 而且 感到 非常 震驚 。 他 只 比 我 好 一點點 — — 多 了 幾 公分 。 結果 ， 這 就 是 我們 可以 潛到 水 裡 用 呼吸管 呼吸 的 深度 上限值 — — 1 公尺 （ 大約 3 英尺 ） 。 而且 我們 只 能 維持 幾 秒鐘 。 這 也 就 是 為什麼 大多數 的 潛水 呼吸管 比 1 公尺 短 很多 ， 通常 只有 大約 1 英尺 長 。 嘗試 為 自己 製作 一 個 長 一點 的 潛水 呼吸管 （ 用 任何 管子 都 行 ） ， 看看 會 發生 什麼 事 。 你 可能 會 懷疑 當 你 沉到 水 裡 ， 試 著 用 潛水 呼吸管 呼吸 時 ， 會 有 多 大 的 力施加 在 你 胸部 。 在 水面 下 1 公尺 處 ， 靜液壓 大約 是 1 大 氣壓 的 十分之一 ， 也 可以 說 是 每 平方公分 十分之一 公斤 。 而 你 胸部 的 表面積 大約 是 1,000 平方公分 。 因此 你 胸部 受到 的 力 大約 是 1,100 公斤 ， 而 你 胸部 內壁 所 受到 、 來自 你 肺部 的 力 大約 是 1,000 公斤 。 因此 這 十分之一 的 壓力 差 就 相當於 100 公斤 的 力 ！ 當 你 從 這 個 角度 來 看 事情 時 ， 用 呼吸管 呼吸 看起來 就 困難 許多 ， 對 嗎 ？ 而 如果 潛到 10 公尺 ， 那 靜液壓 就 會 是 1 大 氣壓 ， 每 1 平方公分 的 表面積 要 承受 1 公斤 的 力 ， 所以 壓 在 你 那 可憐 的 胸部 上 的 力 ， 會 比 你 肺 裡 的 那 1 大 氣壓 所 產生 的 向 外 的 力 還 要 大上 1,000 公斤 （ 1 噸 ） 。 這 就 是 為什麼 亞洲 那些 潛水 找 珍珠 的 人 （ 他們 當中 有 些 人 經常 潛到 30 公尺 深 ） 是 冒 著 生命 的 風險 。 因為 他們 不能 靠 呼吸管 呼吸 ， 他們 就 只好 憋氣 ， 而 一 次 只 能 憋 幾 分鐘 ， 所以 他們 的 工作 速度 要 很 快 。 現在 你 才 能 真正 體會到 潛水艇 是 工程學 上 多麼 重要 的 成就 ！ 讓 我們 考慮 一 艘 在 水面 下 10 公尺 的 潛水艇 ， 並 假設 潛水艇 內 的 空氣 壓力 是 1 大 氣壓 。 靜液壓 （ 就是 潛水艇 外部 與 潛水艇 內部 的 壓力 差 ） 是 每 平方公尺 10,000 公斤 ， 大約 是 每 平方公尺 10 噸 ， 所以 你 可以 看出 即使 是 一 艘 非常 小 的 潛水艇 ， 它 也 必須 非常 堅固 才 能 潛到 水面 下 10 公尺 之 處 。 這 讓 十七世紀 初期 發明 潛水艇 的 那 位 仁兄 的 功績 更 顯得 非凡 — — 哥尼流 ． 范卓貝爾 （ Cornelis van Drebbel ） ， 是 個 荷蘭人 （ 我 真是 與有榮焉 呢 ） 。 他 的 潛水艇 只 能 在 水面 下 5 公尺 處 運作 ， 但 即使 如此 ， 他 必須 對抗 0.5 大氣壓 的 靜液壓 ， 而且 他 的 潛水艇 是 用 皮革 和 木頭 做 的 ！ 根據 當時 的 記載 ， 他 曾經 讓 一 艘 潛水艇 在 英格蘭 的 泰晤士河 成功 地 試航 。 據說 那 一 型 潛水艇 配備 了 六 個 槳手 ， 可以 載 十六 名 乘客 ， 而且 可以 維持 在 水面 下 好幾 個 小時 。 他 利用 浮板 讓 「 潛水 通氣管 」 （ snorkel ） 浮出 水面 。 這 位 發明 者 希望 給 英王 詹姆士一世 留下 好 印象 ， 並 試 著 誘使 國王 為 海軍 訂購 幾 艘 這 種 潛水艇 ， 但 可惜 的 是 ， 國王 和 他 的 海軍 將領 們 並 不 覺得 潛水艇 有 那麼 好 ， 所以 它 從未 被 用來 打仗 。 作為 一 個 祕密 武器 ， 范卓貝爾 的 潛水艇 或許 不 那麼 起眼 ， 但是 作為 工程 技藝 上 的 成就 ， 它 絕對 是 無與倫比 。 你 可以 在 以下 的 網址 找到 更多 關於 范卓貝爾 與 早期 潛水艇