你知道嗎，打火機(jī)上的點(diǎn)火按鈕，原理和煤氣灶點(diǎn)火開關(guān)，炮彈觸發(fā)引信，還有核潛艇的重要裝置是一樣的。我們先從核潛艇講起。

人類最遠(yuǎn)的通訊距離是飛出太陽系的旅行者一號(hào)，目前距離地球206億公里（截止16年12月5日）；最遠(yuǎn)的探測(cè)距離，則是那些數(shù)十億光年外的星系。

而核潛艇，動(dòng)輒十幾億美元，它們?cè)谏詈＃堋翱吹健钡木嚯x，以及互相之間的通訊距離卻是以米來計(jì)算的。

用“鼠目寸光”已遠(yuǎn)不足以形容潛艇在海中的短視，跟陸地上的電磁波探測(cè)一對(duì)比，海中的潛艇是貨真價(jià)實(shí)的“瞎子”。

很多人納悶的是，人類已進(jìn)入21世紀(jì)，為什么水下探測(cè)和水下通訊還是那么原始和落后？用某種特殊頻段的電磁波不行嗎？為何還像蝙蝠一樣，非得用聲波？

為什么要用聲波

一個(gè)事實(shí)顯而易見，在一片很清澈的大海，陽光最多也就能照射到海面往下200米處，這是一個(gè)分界線，往下，浮游植物因沒有足夠陽光進(jìn)行光合作用，故200水深以下大多沒有植物存在。若是在一片污染嚴(yán)重的海域，陽光也就到達(dá)水下1米左右。

你可以回憶一下，游泳時(shí)，你在水下能看到多遠(yuǎn)的距離？

光是電磁波的一種，如果光在水中的穿透性如此差，那么其他電磁波，比如各種雷達(dá)波，它們也好不到那里去。

因此，非常可惜，雖然人類可以用雷達(dá)探測(cè)幾千公里外飛行的彈道導(dǎo)彈，用天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)十幾億光年外的星系，但這些技術(shù)統(tǒng)統(tǒng)在海中都不好使。

所以，我們才說：

我們對(duì)月球表面的了解，比我們對(duì)自己星球深海的了解還要多！

我們對(duì)太陽內(nèi)部的了解，遠(yuǎn)比我們對(duì)地球內(nèi)部的了解還要多得多！

既然各種無線電探測(cè)在海下不能用，那么其他黑科技呢？

中微子能穿透地球，用它通訊和探測(cè)，如何？很遺憾，外星人還沒有教過我們。

水下量子通訊呢？也許快了，外星人正從半人馬座進(jìn)擊到地球的路上。

聲吶專家告訴我們，目前，在水下，我們唯一能依靠的就是聲波，像蝙蝠一樣！

1枚不到2公斤的普通小炸彈在水中爆炸，聲波可傳輸4200公里以上。

聲吶原理

說到聲音，我們就熟悉了。潛艇上的被動(dòng)聲吶就相當(dāng)于我們的耳朵，而主動(dòng)聲吶有點(diǎn)兒類似于嘴與耳朵的結(jié)合，閉著眼睛喊一聲，兩秒后聽到回音，于是你就可以說了，“據(jù)老夫判斷，340米處有一大山。”

潛艇中的主動(dòng)聲吶當(dāng)然不能靠喊，它靠電。你說，那萬一停電了呢，或者是主動(dòng)聲吶壞了，喊可以嗎？可以嗎？

這個(gè)……其實(shí)還有更好的辦法。

這種敲擊潛艇的方式在電影中見過，現(xiàn)實(shí)中有沒有用過不可考，只知道，各國曾用手榴彈在水中的爆炸，從而向水下潛艇傳遞信息。

聲波是核潛艇在水下的唯一依靠，它如此重要，我們有必要來了解一下聲吶的原理，實(shí)際上，它比我們想象的還要有趣。

完全可以說，聲吶上用到的原理每個(gè)人都會(huì)用到，而很多老煙民一天得用十幾二十次，只是大家都沒有意識(shí)到。

往下按，產(chǎn)生電火花。

壓電點(diǎn)火器

不少人以為，打火機(jī)中那黑黑的一坨是電池，存儲(chǔ)著電力，其實(shí)不然。它是一種壓電陶瓷，依靠你拇指的機(jī)械壓力產(chǎn)生電壓，從而引發(fā)點(diǎn)火花。這意味著，打火機(jī)中的點(diǎn)火器可以不必扔掉，即使存放多年，它依然還能工作，因?yàn)樗皇请姵亍?/p>

1880年，皮埃爾·居里和雅克·居里兩兄弟發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)。

可以想見，這兩兄弟當(dāng)時(shí)遠(yuǎn)不會(huì)想到，他們的發(fā)現(xiàn)未來將會(huì)走進(jìn)千家萬戶的煤氣灶點(diǎn)火開關(guān)上，煙民的手上，炮彈觸發(fā)引信以及大海中價(jià)值十幾億美元的核潛艇上。

也可以想見，那時(shí)的大眾，對(duì)于壓電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)并沒有多少關(guān)注。科學(xué)研究從來都是——前人默默栽樹，后人痛快乘涼。

壓電效應(yīng)示意圖

@Tizeff

如上圖所示，在一塊壓電材料中施加壓力，就會(huì)產(chǎn)生電流。這是機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過程。

壓電材料有多種，其中一種是壓電陶瓷，它很靈敏，一點(diǎn)點(diǎn)微小的壓力都會(huì)產(chǎn)生電壓，這下就好辦了，壓力的大小也許難以量化，但是電壓的變化卻可以非常之精確。

而聲波就是壓力——聲壓。敵方潛艇螺旋槳的嗡嗡轉(zhuǎn)動(dòng)聲，產(chǎn)生聲壓，觸碰到我方潛艇的壓電陶瓷上，這個(gè)起伏不定的聲壓就會(huì)轉(zhuǎn)化為起伏不定的電壓，于是就能聽見對(duì)方潛艇的大概方位了。

反過來，主動(dòng)聲吶則是要發(fā)出聲波，怎么發(fā)出呢？很簡(jiǎn)單，還是以壓電陶瓷來舉例，既然聲壓會(huì)帶來電壓，那么反過來，在壓電陶瓷上施加一個(gè)電場(chǎng)，壓電陶瓷豈不是就會(huì)產(chǎn)生形變？就是這么回事，材料的快速形變就是聲音了。

想要什么頻率的聲音，比如次聲波、聲波，還是超聲波，這取決于我們所施加的電場(chǎng)，這就是主動(dòng)聲吶。當(dāng)然，除了用變換的電場(chǎng)可以讓材料產(chǎn)生形變外，磁場(chǎng)也可以，這就是磁致伸縮效應(yīng)。

潛艇相撞

不過，雖然然有了探海神器——聲吶，但核潛艇卻不會(huì)輕易使用主動(dòng)聲吶。

是這樣的，核潛艇如果沒有隱蔽的優(yōu)勢(shì)，那么它也就失去很大一部分價(jià)值了，你雖躲在深海，卻隨時(shí)被敵方知曉位置，要你干嘛？一艘驅(qū)逐艦不就可以代替你了嗎？

本是個(gè)黑夜殺手，卻在夜行時(shí)打著一把大功率探照燈（開主動(dòng)聲吶），你照亮了別人，照亮了路，也照亮了你自己。

所以，核潛艇，尤其是彈道導(dǎo)彈核潛艇在深海潛航時(shí)，它們是不能隨便開主動(dòng)聲吶的，只用被動(dòng)聲吶探知周圍可能的敵艦。

英法兩國的核潛艇就曾因?yàn)闆]有開主動(dòng)聲吶而相撞。

英法潛艇相撞后，法國潛艇還以為是撞上什么不明物體，受損嚴(yán)重，花3天時(shí)間才返回港口，查看傷勢(shì)后法國海軍隨即宣布疑似撞上了集裝箱。

英國一聽，趕緊找法國比照雙方潛艇的傷勢(shì)，最終才知曉原來是兩國核潛艇相撞了。也是很尷尬