ปลาวาฬ ดำลงไปในทะเลลึกหลายพันเมตรได้ แต่ทำไมเรือดำน้ำทำด้วยเหล็กทำไม่ได้?
ก่อนอื่นนะครับผมขอทำความเข้าใจก่อนว่า มันเป็นไปไม่ได้ที่วาฬจะดำน้ำลึกขนาดนั้น... นอกจากตาย..
แต่มุกเก่าๆมุกนี่เป็นแค่เรื่องสามัญสำนึก ถ้าคุณไม่เชื่อ คุณสามารถใช้ Google เพื่อเติมเต็มสมองของคุณได้มากกว่าการถามหาข้อมูลอ้างอิงจากผม
นอกจากนี้ แม้ว่าเปลือกของเรือดำน้ำจะทำจากเหล็กและ ง่ายต่อการถูกบดขยี้ในน้ำลึก เนื่องจากภายในเรือดำน้ำนั้นว่างเปล่า แรงกดบนเปลือก 2 ข้างจึงต่างกัน
และจุดรับแรงจึงอยู่ที่เปลือกเหล็กของเรือดำน้ำ ดังนั้น มันจึงต้องผิดรูปและแบนบุบเมื่อถูกบีบโดยแรงจากทั้งสองด้าน
ถ้าเรือดำน้ำถูกแยกชิ้นส่วน ให้โยนความหวังทิ้งไป เพราะความหนาแน่นของเหล็กสูงกว่าน้ำ และแรงดันน้ำในทุกด้านของเหล็กเท่ากัน
ดังนั้นเมื่อมันแหลกเป็นชิ้นๆ มันจะไม่เสียรูป และเป็นของแข็งอยู่อย่างนั้น เหมือนก้อนหินเล็กๆที่สามารถขว้างลงมาได้โดยไม่เป็นอันตราย!
ความจริงข้อนี้ คือ เรามักจะเห็นผลิตภัณฑ์บางอย่างที่มนุษย์สร้างขึ้นตามลักษณะของสัตว์บางชนิดเพื่อให้ได้ลักษณะของสัตว์
เช่น เลียนแบบปีกนก ชุดว่ายน้ำที่ทำจากหนังปลาฉลาม เป็นต้น เรือดำน้ำที่ทำจากปลาโลมา ฯลฯ
รวม เรียกว่า "ไบโอนิคส์" ปัญหาคือไม่ว่าจะเลียนแบบอย่างไรก็ไม่สามารถทำหน้าที่(เลียนแบบ)ได้เต็มที่
ปลาวาฬ ก็เป็นผลงานของธรรมชาติ หลังจากวิวัฒนาการนับหมื่นๆปีก็สมบูรณ์แบบ พลังของมนุษย์มีน้อยเกินไปในแนวหน้าของธรรมชาติ
วาฬไม่ใช่ภาชนะปิด มีของเหลวในร่างกาย และความดันภายในและภายนอกสมดุลกัน
ภายในเรือดำน้ำว่างเปล่าเต็มไปด้วยผู้คนและอุปกรณ์ยุ่งเหยิงมากมาย .. เช่นจอยสติ๊ก ฮาาา
แต่โดยแรงกดดันจากภายนอกมากจนเกินไป ดังนั้นจึงไม่มีวาฬตัวไหนดำน้ำได้ลึกเท่านี้
แต่ถ้าวาฬถูกดึงขึ้นจากทะเลลึกขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างรวดเร็ววาฬจะระเบิดทันที
เช่นเดียวกัน ถ้าวาฬถูกดึงจากผิวน้ำลงสู่ทะเลลึกในช่วงเวลาสั้น ๆ วาฬจะแบนราบเหมือน เรือดำน้ำลำนี้
เมื่อวาฬดำดิ่งจากพื้นน้ำสู่ทะเลลึก ความดันในร่างกายแม้ในแต่ละเซลล์จะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง
เพื่อให้แน่ใจว่าสอดคล้องกับความดันน้ำทะเลและความดันภายในและภายนอกให้สมดุลกัน อธิบายได้ว่า เมื่อวาฬดำน้ำ มีน้ำทั้งภายในและภายนอกร่างกาย
หากความดันภายในและภายนอกเท่ากัน
วาฬจึงไม่รู้สึกถึงแรงกด และด้านในของเรือดำน้ำเป็นโพรง และเปลือกเหล็กไม่สามารถทนต่อการกดของแรงดันน้ำต่อ ตร.ซม.
ปกติเปลือกเรือดำน้ำจะเต็มไปด้วยน้ำและคุณจะสบายดี แม้คุณดำน้ำลึก 10,000 เมตร
ส่วนวาฬสามารถว่ายน้ำได้อย่างอิสระในน้ำลึก เพราะพวกมันจะหดตัวโดยอัตโนมัติในน้ำลึกเพื่อปรับสมดุลแรงดันภายในและภายนอกร่างกาย
เมื่อเข้าสู่บริเวณน้ำลึก เปลือกสมองของปลาวาฬจะรู้สึกถึงการเพิ่มขึ้นของความดันภายนอก และกล้ามเนื้อปอดจะหดตัว
ซึ่งเทียบเท่ากับการลดลงของปริมาตรโพรงซึ่งเพิ่มความดันภายใน
เพื่อให้ความดันสมดุล ระหว่างภายในและภายนอกได้
วาฬเองเกิดในมหาสมุทร มันใช้เวลานานตั้งแต่ตั้งท้องจนถึงการก่อตัวของมัน ไม่ใช่เรื่องเกินจริงที่จะบอกว่ามันรวมเข้ากับมหาสมุทร
พืชชีวภาพทุกชนิดในธรรมชาติก็เหมือนกัน
สภาพแวดล้อมที่เกิดเป็นตัวกำหนดสถานที่ ของการเอาชีวิตรอด ซึ่งมอบให้โดยธรรมชาติ
อย่างไรก็ตาม ด้วยสัญชาตญาณที่มีมาแต่กำเนิด ท้ายที่สุด เรือดำน้ำเป็นแค่ผลิตภัณฑ์ที่มีเทคโนโลยีสูงที่ทำจากเหล็กกล้า
เมื่อเรือดำดิ่งลงไปที่ระดับ 500 เมตร แรงดันที่รับได้จะสูงถึงประมาณ 50 กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในสภาพแวดล้อมเช่นนี้
น้ำหนักของเรือดำน้ำต่อตารางเมตรคือ 50 ตัน ที่ 300 เมตร มีเท่ากับ 30 ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเทียบเท่ากับแรง 300 ตันต่อตารางเมตร
สำหรับวาฬ เนื่องจากเยื่อเลือกผ่านที่มีประสิทธิภาพสูงของเซลล์และอวัยวะของวาฬช่วยรักษาความสมดุลของการสื่อสารในทันทีของความดันภายนอก
หลีกเลี่ยงความเสี่ยงร้ายแรงที่เกิดจากการขยายตัวของความแตกต่างของความดันภายในและภายนอก
อย่างไรก็ตาม เพื่อปกป้องการทำงานปกติของเจ้าหน้าที่และอุปกรณ์ในเรือโดยที่ไม่มีเยื่อเลือกผ่านที่มีประสิทธิภาพ
เรือดำน้ำ ต้องเลือกความสมดุลในการสื่อสารกับแรงกดดันจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ และสามารถพึ่งพาการปิดผนึกเท่านั้น เพื่อต้านทานแรงกดดันของเรือดำน้ำ
สภาพแวดล้อมของน้ำทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากระหว่างแรงดันภายในและภายนอก สิ่งนี้ต่างหากที่...ทำได้ยากมาก
เนื่องจากความแตกต่างของแรงดันเกินกว่าจุดวิกฤต และมันจะแตกและถูกทำลายลงในทันที
จากมุมมองของความคิดของมนุษย์ คำถามนี้จะไม่มีวันถูกไข และมีความลึกลับทางชีววิทยามากเกินไป เช่น มีปลาที่อยู่ได้ 10,000 เมตรในทะเลลึก และปลา กุ้ง ปู และหอยในปล่องใต้น้ำที่มีอุณหภูมิมากกว่า 400 °C
ซึ่งวิทยาศาสตร์ของมนุษย์ไม่สามารถอธิบายได้ วาฬสเปิร์มและปลาหมึกยักษ์มีกระดูกที่แข็งพอที่จะทนต่อแรงดันของบรรยากาศนับร้อยในทะเลที่ความลึก 2,000 เมตรได้ และข้อความนี้ควรมีทฤษฎีอื่นมาอธิบาย
เรือดำน้ำ ออกแบบเป็นเปลือกหลายชั้นพร้อมรับการบีบอัดทีละขั้นตอน ตัวอย่างเช่น ตอนนี้มีความทนทาน 10,000 บรรยากาศภายนอก(pa) สามารถใช้ได้ในความดัน 9,000 บรรยากาศระหว่างเปลือกชั้นแรก และชั้นที่สองของเปลือกสามารถรับความดัน 8,000 บรรยากาศในระหว่างชั้นที่สองและสาม
ทีละขั้นตอนดูเหมือนการรับแรงกระสุนในแต่ละนัด ตามทฤษฎีแล้วการขึ้นลง 10,000 เมตรไม่ใช่ปัญหา
"ส่วนปลา สามารถเติมเนื้อเยื่อทางสรีรวิทยาในตัวปลาด้วยน้ำและรักษาสมดุลของแรงดันภายในและภายนอก"
ตามทฤษฎีนี้ เปลือกของเรือดำน้ำสามารถออกแบบเป็นโครงสร้างสองชั้นได้โครงสร้างสองชั้นคือ
ในระหว่างชั้นต้องเติมเต็มไปด้วยน้ำ และชั้นนอกสุดมีวาล์วทางเข้าและทางออกของน้ำที่สามารถควบคุมทางเข้าและทางออกของน้ำโดยอัตโนมัติที่ระดับความลึกระดับต่างๆ ใต้น้ำ และรักษาสมดุลของแรงดันน้ำภายในและภายนอกที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเช่น แรงดันภายนอกของน้ำทะเลคือ 1,000 pa และแรงดันน้ำในโครงสร้างสองชั้นถูกควบคุมไว้ที่ 500 pa เพื่อให้เหล็กต้องการรับแรงดันเพียง 500 pa แต่สิ่งนี้สามารถเพิ่มความลึกของการดำน้ำได้เป็นสองเท่า หากการออกแบบหลายชั้นก็สามารถปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้น
ด้วยความแตกต่างระหว่างแรงดันภายในและภายนอก ที่กำหนดว่าปลาสามารถดำน้ำได้ลึกเพียงใด เมื่อปลาดำน้ำ ความดันภายในจะค่อยๆเพิ่มขึ้น (อาจเป็นเพราะการออสโมซิสของร่างกายปลา)
แต่สำหรับความดันภายในเรือดำน้ำโดยพื้นฐานแล้วคงที่(เป็นความดันที่เหมาะสมกับร่างกายมนุษย์) ในขณะที่เรือดำน้ำดำลงความแตกต่างของความดันระหว่างภายในและภายนอกจะค่อยๆขยายตัว
ขณะนี้เปลือกระหว่างเรือดำน้ำสองชั้น ความดันของชั้นกลาง (interlayer) จะสูงกว่าด้านใน แต่เมื่อเรือดำน้ำดำน้ำความแตกต่างของความดันระหว่างชั้นกลางและด้านนอกตัวถังจะน้อยกว่าชั้นเดียวแรก
ดังนั้นความลึกในการดำน้ำจึงดำได้ลึกขึ้น
สำหรับการหายใจ มนุษย์และสัตว์ทะเลหายใจด้วยวิธีต่างๆ กัน สัตว์ทะเลไม่สามารถหายใจได้หากไม่มีน้ำ เวลาดำน้ำร่างกายมีน้ำผ่าน น้ำภายในและภายนอกมีแรงดันที่ส่งออกและรับมาเหมือนกัน
กล่าวคือ ความดันภายในและภายนอกเท่ากัน จะไม่รู้สึกอึดอัดเลย ปลาที่เราเห็น ว่ายโดยอ้าปากเสมอ
หากด้วยเหตุนี้ ทำให้ผมนึกถึงเรือดำน้ำที่ประเทศเราซื้อมา
เราจะสามารถพัฒนาออกแบบเรือดำน้ำ(พลังงานนิวเคลียร์)ที่ไร้เครื่องยนต์ เฮ้ยย!! ไร้คนขับได้หรือไม่ล่ะ? และนี่จะเป็นทิศทางหลักของกองทัพเรือในอนาคตหรือไม่!
ลองนึกดู หากเราไม่จำเป็นต้องใช้เสบียง, ประหยัดพื้นที่ได้มากขึ้น, และมีเพียงการเชื่อมโยงของการควบคุมแบบไร้สายเท่านั้นที่ต้องพัฒนาและแก้ไข
ปัจจุบัน เรือดำน้ำพลังงานนิวเคลียร์มากกว่าหนึ่งโหลที่สามารถดำน้ำได้ลึกหลายพันเมตร ซุ่มซ่อนอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก และไม่มีวาฬชนิดใดในโลกที่สามารถดำน้ำได้ลึกถึง 10,000 เมตร
แต่วาฬซึ่งเป็นสัตว์ที่มีความสามารถในการดำน้ำลึกที่สุด ยังต้องเคลื่อนไหวอยู่ในทะเลลึกที่ความลึกประมาณ 1,500 เมตรเป็นหลัก และดำน้ำได้ลึกที่สุดประมาณ 3 กิโลเมตร
เนื่องจากสิ่งมีชีวิตที่หายใจด้วยปอด พวกมันจำเป็นต้องรักษาปอดไม่ให้ถูกบีบอัดโดยน้ำที่ไหลแรง(กด) ซึ่งต้องอาศัยแรงพยุงจากกระดูกและกล้ามเนื้อของร่างกาย
และความสามารถในการรองรับนี้ก็มีขีดจำกัด
สิ่งมีชีวิตในทะเลที่สามารถดำลงไปในทะเลลึกได้มีลักษณะทั่วไป คือถ้าไม่มีอากาศในร่างกาย หรืออากาศจะหมดก่อนการดำน้ำลึก ทั้งนี้เพื่อให้แรงดันภายในและภายนอกมีความสม่ำเสมอในระหว่าง กิจกรรมใต้ทะเลลึก
ตราบเท่าที่ความดันที่สมดุล ไม่ว่าความดันจะมากเพียงใดก็จะไม่ทำลายโครงสร้าง และกิจกรรมทางชีวภาพ
แต่เรือดำน้ำ ความแตกต่างกันความหนาแน่นของเหล็กที่มีมากกว่าน้ำ และมันต้องกลวงเพื่อให้แรงลอยตัวและแรงโน้มถ่วงเท่ากัน มิฉะนั้นจะไม่สามารถขึ้นผิวน้ำได้
นอกจากนี้ มนุษย์สามารถมีชีวิตอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมที่มีอากาศเท่านั้น และต้องอยู่ในความกดอากาศมาตรฐาน
ดังนั้น ความแตกต่างของแรงดันระหว่างด้านในและด้านนอกของเรือดำน้ำจึงสูงมาก และยิ่งดำน้ำลึกมากเท่าไหร่ ความแตกต่างของแรงดันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ความแตกต่างของแรงดันมหาศาลเหล่านี้จะต้องถูกดูดซับโดยเปลือกที่ทนแรงดัน แน่นอน ข้อกำหนดสำหรับความแข็งแรงของเปลือกนั้นต้องสูงมาก!
ดังนั้น จึงเป็นไปไม่ได้ที่วาฬจะอยู่รอดได้ในทะเลลึกที่ระดับ 10,000 เมตร และยิ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะเคลื่อนไหว มีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่ดำรงอยู่ในระดับ 8,000 เมตร เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลของโปรตีน จะถูกทำลายด้วยแรงดันสูง แต่ยกเว้นสำหรับพวกที่มีเปลือกปิด(ต้อง)แข็งแรงพอหรือมีตัวชดเชยแรงดันข้างใน
ส่วน ออกซิเจนและก๊าซอื่นๆ จะละลายในเลือดของสัตว์ได้มากกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีความดันต่ำ ความดันต่ำอย่างกะทันหันจะทำให้ก๊าซแยกออกจากของเหลว (เลือด) โดยฉับพลัน เกิดเป็นเส้นเลือดอุดตันในอากาศ อุดตันหลอดเลือดและทำให้เสียชีวิตได้
โดยทั่วไป เพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์ข้างต้น ควรควบคุมความเร็วลอยตัวที่ 5-10 m/s เพื่อให้สามารถกำจัดก๊าซส่วนเกินออกจากปอดได้ และจะไม่เกิดอันตรายใดๆ
ปลาวาฬก็ทำเช่นเดียวกัน
อีกทฤษฎีหนึ่งคือผิวหนังของปลาวาฬนั้นหนาขึ้น และผิวหนังจะหดตัวอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการขึ้น ซึ่งสร้างแรงกดบนร่างกายที่สอดคล้องกัน
ความหนาแน่นของน้ำมีมากกว่าอากาศถึง 800 เท่า (แรงดันน้ำทะเลมาตรฐาน) ในเรือดำน้ำอยู่ต่ำกว่าพื้นน้ำ 700 เมตร ทนแรงดันภายนอกได้ 70 บรรยากาศ แต่ภายในมีความแตกต่างเพียง 1 บรรยากาศ เนื่องจากต้องตอบโจทย์การอยู่รอดของมนุษย์
ด้วย วาฬไม่ใช่โครงสร้างที่แข็ง ร่างกายที่นุ่มและยืดหยุ่นของมันสามารถเปลี่ยนรูปร่างและขนาดของมันได้ด้วยแรงกดโดยไม่ทำลาย ถ้าคุณไม่เชื่อผม ถ้าคุณกดลูกโป่งที่พองแล้วลงไปในน้ำลึก ลูกโป่งจะเล็กลง และ ความดันอากาศภายในจะเพิ่มขึ้นเท่ากับแรงดันน้ำแต่จะไม่ระเบิด
การทดลองในโครงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีก็เคยมีมาก่อน และผู้คนสามารถดำน้ำได้ลึกถึง 2,000 เมตร โดยสร้างความคุ้นเคย
ในขั้นแรก ให้ทิ้งอาหารและน้ำไว้ในห้องทดลองอย่างเพียงพอ
จากนั้นค่อยๆ กดดัน(บรรยากาศ)ห้องทดลองภายในหนึ่งเดือน แล้วร่างกายมนุษย์จะปรับความหนาแน่นของโมเลกุลของน้ำในเซลล์ในร่างกายให้เหมือนกับโลกภายนอกได้โดยอัตโนมัติ
หลังจากนั้น ห้องทดลองถูกใส่ลงไปในน้ำที่ความลึก 5,000 เมตร (ช่องเปิดของห้องทดลองอยู่ด้านล่าง) ชายคนนั้นกำลังว่ายน้ำในชุดมนุษย์กบและไม่มีอะไรเกิดขึ้น และเมื่อเขากลับขึ้นฝั่ง เขาต้องใช้เวลาหนึ่งเดือนในการคลาย(ปรับ)ตัว มิฉะนั้น เนื่องจากความแตกต่างของแรงดัน เขาจะระเบิดและตาย นั่นคือกดปุ่มระเบิดทำลายตัวเองเป็นชิ้นๆ
แต่ไม่ว่าวาฬจะดำน้ำลึก 10,000 เมตรได้หรือไม่ ผมจะไม่ขอพูดถึงที่นี่ สมมติว่าวาฬที่มีลำตัวอ้วนสามารถดำลงไปได้ลึกมากๆ มันไม่เป็นไรจริงๆ แต่เรือดำน้ำเหล็กนั้นกลับถูกบดขยี้ได้ง่ายและทำให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรง
ทำไมจึงเป็นเช่นนี้ ในความเป็นจริงเหตุผลนั้นง่ายมาก วาฬอาศัยอยู่ในน้ำ และมีน้ำอยู่ทั้งภายในและภายนอกร่างกาย ไม่ว่าพวกมันจะอยู่ที่ใด เท่ากับว่าแรงดันของน้ำภายในและภายนอกร่างกายของวาฬจะเท่ากัน
จึงไม่มีความแตกต่างของแรงดัน
และผลกระทบจากภายใน และแรงภายนอกจะหักล้างกัน วาฬจึงสามารถใช้ชีวิตในน้ำได้อย่างสบายๆ จริงๆแล้วมนุษย์ก็เป็นสัตว์บก เราอาศัยอยู่ในอากาศ แม้ว่าอากาศจะมองไม่เห็น จับต้องไม่ได้ แต่แรงดันที่อยู่ด้านล่างก็สูงมากเช่นกัน
เช่น เคยมีคนทำการทดลองแล้วโดยใช้ปั๊มสูบอากาศออกจนหมด ในภาชนะเหล็ก ทำให้เกิดแรงดันลมแรงกดรอบๆภาชนะ แต่มนุษย์เราและสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่อาศัยอยู่ในภาชนะเหล็กก็สบายดี เพราะร่างกายของเราเต็มไปด้วยอากาศทั้งภายในและภายนอก
มันจึงไม่มีความแตกต่างของแรงดันระหว่างภายในและภายนอก และไม่มีผลใดๆ เราจึงใช้ชีวิตได้อย่างปกติสุข
จริงๆ แล้วมันก็คล้ายๆ กับการที่เรากลั้นหายใจและทำสิ่งต่างๆ นั่นแหละ ทั้งคนและสัตว์ต่างก็มีความสามารถในการปรับตัวและความอดทน และถ้าพูดถึงการกลั้นหายใจ
ถ้าเราออกกำลังกายในการกลั้นหายใจ เราจะกลั้นหายใจได้นานขึ้น
วาฬก็เช่นกัน ค่อยๆดำดิ่งสู่ที่ลึกและปรับตัวอย่างช้าๆ ! สิ่งนี้ได้รับการฝึกฝนมาหลายร้อยล้านปีแล้ว!
เรือดำน้ำของมนุษย์ที่ทำจากเหล็กและแผ่นเหล็กกล้า แต่ไม่สามารถทนต่อแรงกดดันได้ในระดับหนึ่ง! ด้วย..วัตถุไม่มีความอดทนและการปรับตัว
แต่มนุษย์และสัตว์ เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีความอดทนและปรับตัวได้!
....นั่นคือความแตกต่าง!.....
- 10
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
