【物理史中的八月】1934 年 8 月 15 日：巴頓（Otis Barton）和比柏（William Charles Beebe）在球形深海探測器所創下的世界紀錄

1934 年 8 月 15 日：巴頓（Otis Barton）和比柏（William Charles Beebe）在球形深海探測器所創下的世界紀錄

文｜蕭如珀、楊信男（臺灣大學物理學系）（譯自 APS News，2018 年 8/9 月）

1986 年，一艘名叫阿爾文號（Alvin）的深海潛水船載著探險家巴拉德（Robert Ballard）和另外兩人到 1912 年沉船的鐵達尼號（the RMS Titanic）失事殘骸處，豋上全球新聞頭版。阿爾文號是根據 1930 年代，巴頓（Otis Barton）和比柏（William Charles Beebe）開創的深海潛水所乘載的球形深海潛水器，知名的潛水球所設計的。

比柏出生在紐約布魯克林，父親是報社主管。他很喜歡收集動物標本，在中學時甚至還自學動物標本剝製術。比柏是一位熱心的業餘鳥類學家，在中學時就在美國兒童雜誌《哈普年輕人》（Harper’s Young People）中發表文章介紹一種叫做美國旋木雀的小型鳴禽。他上哥倫比亞大學，但沒畢業就休學，就去新開的紐約動物園工作，在那裡照顧鳥及玫瑰，很快即成為全職的園長。塔夫茨大學（Tufts University）和柯蓋德大學（Colgate University）後來都授予他榮譽博士學位。比柏還說服他的幾位教授資助他去加拿大東南岸的新斯科細亞省（Nova Scotia）拍攝鳥和其他動物，並收集標本。在那裏，他學到了疏浚的操作，使用網撈起深海中茂盛繁衍的生物。

1928 年，英國政府同意比柏在百慕達建立研究站，以研究該地區的海洋生物。他很快就意識到要去深海動物的自然棲息地觀察生物，一路上除了潛水還要移除雜物障礙，只靠特製的潛水鋼盔是不夠的。潛水鋼盔只在水下幾百呎是安全的，而雖然潛水艇可下到海下 383 呎，可是卻沒窗子可供觀察。比柏希望建造一艘有可觀測用窗子的深海船，可以下降到更深的海底。他早期圓柱型船的設計刊登在《紐約時報》上，引起工程師巴頓的注意，巴頓也夢想著要去深海潛水。

起先，巴頓寫給比柏的信都沒得到回覆，主要因為比柏收到太多怪咖寫來的信。但最後，透過雙方友人的介紹，巴頓親自呈現他自己的設計：一個球形體，可更能承受深海的巨大壓力，有 3 個開口可以裝 3 個熔凝石英製成的厚窗子。他們同意由巴頓負責建造船體及相關配備的費用，而由比柏負責船的執照費用以及其他的開支。

1930 年 5 月 27 日，他們執行第一次無人潛水球的測試，只下到 45 呎的深度，第二次則下到更深，發現包在橡皮管內的關鍵電纜和電話纜線都嚴重纏繞著懸架纜。當這些問題都解決後，比柏和巴頓就做了他們第一次的潛水，下到 803 呎深，那年夏天他們做了好幾次潛水，都很成功。他們記錄許多深海動物，以前從未在它們的原生棲息地被觀察到過，比柏還注意到有些太陽光譜在下降過程中如何被濾除，直到只留下紫色和藍色。他們也冒著船和隱匿礁石碰撞的風險，做比較淺層的潛水，繪出百慕達的海底地理圖。

隔年夏天，惡劣的天氣加上經濟大蕭條阻擾了潛水計畫，比柏為了潛水經費募款，承諾潛到 0.5 哩（2,640 呎）深處，因此募到經費讓他們可以於 1932 年又恢復潛水。他們的計劃在一次無人潛水球的測試中，因浮出時球艙內灌滿了水，而差一點停擺。當他們鬆開厚重的金屬艙口螺栓時，其中一人「被打到甲板另一端，就好像彈殼從槍管射出一樣」，比柏後來在他的回憶錄《半哩深》（Half Mile Down）中這樣描述著。假如在當時這種情況下，他們兩人都在球艙內的話，那樣壓力下的水「在他們溺斃之前，就會像鋼製的子彈射穿他們的肌肉和骨頭」。

幸好，他們還是修好了漏水，並預定 1932 年 9 月 22 日再次潛水。巴頓計劃透過潛水球的窗子拍下水中的生物，而美國國家廣播公司則經由電話線轉播水中觀測。那次的潛水過程很艱困，潛水球左右搖晃，巴頓因暈船嘔吐，但他們仍繼續往下前進，終於下到 2,200 呎深，距離他們半哩的目標只差 440 呎。那時，巴頓和比柏已因下降過程的艱難而全身嚴重挫傷，所以請求返回岸上。

再一次，比柏發現他仍需要別人的贊助，才能再乘坐潛水球潛水。這一次他們找到的贊助者是格羅斯維諾（Gilbert Hovey Grosvenor），《國家地理》（National Grograpic）雜誌的編輯，他承諾，若比柏和巴頓成功潛到半哩深，而比柏事後也為雜誌撰文的話，就贊助他們 1 萬美元。那時，潛水球需要做一點整修，而整修好後，他們即於 1934 年 8 月 11 日成功地潛到 2,510 呎深處，距離目標只差 140 呎。幾天後，於 8 月 15 日，比柏和巴頓成功地乘潛水球下到承諾的 3,028 呎，過程創下世界紀錄。此紀錄一直到巴頓於 1949 年乘坐他取名「底部」的新球型海底探測船潛水後才被打破。

比柏之後對潛水球失去興趣，他認為從這樣潛水所能再獲得的知識已經有限，而且代價太高了。然而他仍繼續熱心研究，到老不減，甚至 80 歲時仍攀上樹幹去檢查鳥巢。當他體力衰減後，他還是努力在實驗室做研究，例如檢查鳥巢的結構。比柏於1962年因肺炎病故。至於潛水球，它曾於 1939 年在紐約世界博覽會中展出，也在第二次世界大戰期間被用來觀測水中爆炸，後來於 1957 年在美國紐約市康尼島（Coney Island）的水族館為它找到永久的家。