【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。

比柏(William Charles Beebe,左)、巴頓(Otis Barton)和
他們的球形深海探測器合攝
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