[科普中国]-潜水钟：古老的水下呼吸装置

水下世界神秘莫测，不仅有丰富多彩的生物，还有许多令人意想不到的“宝藏”，令众多探险家心驰神往。探寻水底的秘密，千百年来人类从未停止。

1637年，宋应星所著的《天工开物》一书中便有关于当时潜水技术要领的记载，但由于那个时期并未发明橡胶，人们潜水时所穿的衣服仅仅是常规的衣服而已，主要作用是保温，并不算真正意义上的潜水服。直到16世纪，人们发明了一种叫潜水钟的装置，其被认为是世界最早的水下呼吸装置。潜水钟因其底部开口，形似钟，故得此名。

事实上，关于类似于潜水钟结构的设想，可以追溯到亚里士多德时代。他曾设想将一个巨大的“壶”倒置后沉入海底，在水压的作用下，壶中的空气体积会有一定程度的压缩。而潜水者可以在水中通过苇管呼吸壶中的空气，从而延长在水下的时间。

其原理，我们可以通过一个小实验来说明。将一根蜡烛固定在一个罐头盒子上，点燃蜡烛后拿一只玻璃杯将蜡烛罩住，按入水中，会观察到蜡烛依然保持燃烧状态。这是因为水将玻璃杯中的空气隔离，空气无法排出杯外，在有氧气的环境下蜡烛可持续燃烧。潜水钟的原理亦是如此。

然而这些潜水钟有着一个明显的缺点，钟内空气有限，潜水人员无法在水中停留较长时间。因此，需要通过某种方式往钟内供应新的空气，才能延长潜水时间。为了解决这一难点，1771年，一位英国工程师约翰·斯梅顿便发明了一种空气泵。它可以通过软管连接到潜水钟上，向钟内源源不断地提供空气。但它累赘的设计，还是大大限制了人类在水下世界大展拳脚。就在空气泵诞生后的第二年，法国科学家菲雷米内特就设计出了一个可以让人自由活动，并能实现“再呼吸”的装置。能让人实现在水底的“循环呼吸”。在头盔上，菲雷米内特设置有两根管子，一根用来吸气，另一根用来呼气。从某种意义上来说，这是世界上第一台独立封闭的氧气装置。

随着科学技术的发展，潜水钟也有了较大的改进。现代潜水钟能潜入更深的海域，用于接送潜水员进出水下工作场所，类似于升降机，潜水员可走出舱外，开展水下建筑工程、海上钻油台的维修工作，以及海上救援工作。现代潜水钟的设计更加优良且复杂，舱内有供气控制台、照明灯、潜水电话和潜水装置,并通过一根带子与水面工作船相连。一般在外表面还设有观察窗，用于潜水钟里的人员对外面正在工作的潜水员进行监护。

在长达4个世纪的时间，各式各样的潜水装置被人们发明出来，比如水肺、氧气瓶、潜水服、空心潜水球、载人潜水器等。装备的不断完善，使得潜水纪录也在不断被人们刷新，人类对水下世界也有了更好的认识。

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