一、真实的海市蜃楼

1995 年 8 月，我国山东蓬莱沿海出现了海市蜃楼的奇景。一些人亲眼看见，原来清晰可见的一些岛屿不多一会儿便消失得无影无踪，海上迎面竖起一座山峰。山上有奇石、有古树、还有花草，在不停的变幻中，山峰一会儿变成了城市，一会儿又变成了村庄。人群、车马、茅屋、牧童，走马灯似地变化着⋯⋯又过一段时间，海上的幻景淡下去，如同烟雾一般全都散了，一时间海碧天青了，一切都恢复了原样。

海市蜃楼的奇观在古代中国早已有之。古人以为这是一种神奇的景观，如今随科技的发展，人们已经明白，这不过是大气玩弄的把戏，当光线穿过密度相差很大的大气时，就会发生折射，通过折射把远处的物体都呈现在人们的面前。通常在大海和沙漠上最易见到海市蜃楼这一奇景。

然而正是海市蜃楼的启发，加之人类的人口数量急剧上涨，生活空间在不断的缩小，人们就想着，能建出一个真正的海市蜃楼，把人类的生存空间向海洋延伸。

要在海上建一座城市，集工业、商业、科研、娱乐、生活于一身的城市，设想一下，如此一项庞大的工程，从环境调查，到规划、设计，到施工，将是何等艰巨的任务。所以直到本世纪 60 年代，才有一些发达国家提出了建海上城市的计划。

那么，怎样才能在海上建起一座城市呢？办法当然很多，大致可分为三种。一种是源于中国古代神话“精卫填海”，在海洋中填出一块陆地，然后在其之上建立一个繁华的城市。也许有人会觉得这种方法太费力了，于是又想出了另一种方法浮动法，即是建一座浮在水上的城市，而且也有航船上定位用的锚来固定这飘泊在海上的城市。还有一种建法是参考了欧洲美洲等地的古代居民的水中柱子上造房的“搭造柱子城法”。

正当“柱子城”设计工作紧锣密鼓地进行的时候，一些美国专家提出在大城市沿海建造浮动式海上城市的设计方案。把城市分成许多块成为一个大“单元”，固定在海上。

当初，人们乘上渡船往来于大陆海岛之间，曾感到这是个大进步。但随着经济的发展，人们生活节奏加快，对于现代人而言，渡船太费时，有时甚至会误事，受天气的影响，还会造成海难事故。人们需要一种全新的交通运输方式，打开海上通道。于是跨海大桥应运而生。

目前世界上已建成了不少跨海大桥。例如土耳其境内的博斯普鲁斯海峡大桥就是一座跨海公路大桥，全长 1560 米，中央跨度 1074 米。早在 1973 年就建成通车。1983 年 3 月，科威特建成了布比延跨海大桥，也是一座跨海大桥，全长 2383 米。它是在我国和法国共同帮助下建成的，大桥的落成使科威特与布比延岛连成了一体。

波斯湾上的巴林—沙特跨海大桥是世界上最大的跨海公路桥。1982 年 11

月破土动工，1986 年 11 月 26 日建成通车，投资 10 亿美元，全长有 25 千米，

分上下 4 个汽车道。它结构新颖，构造复杂，是海湾地区最先进的工程之一。

而日本的濑户大桥则是世界上最长的铁路、公路两用跨海大桥。该桥于 1979

年 1 月动工兴建，到 1988 年 4 月 10 日才建成通车，历时 9 年多，总投资 11300

亿日元。大桥全长 12.3 千米，由 3 座吊桥和 2 座斜拉桥组成，最大跨度 1100

米，而桥塔高达 194 米。桥面有 4 个汽车道，下层是双线铁路，这一宏大工程的通车为日本的经济发展起了重要的作用。

我国也有跨海大桥。厦门跨海大桥是我国最长的跨海公路大桥。全长6599 米，宽 23.5 米，设双向 4 车道的桥面，1991 年 12 月 19 日正式通车。

在公元 2000 年前我国拟建的两座跨海大桥汕头——南澳跨海大桥已竣工，而舟山——宁波跨海大桥也正在兴建。

跨海大桥给人们提供的方便的是巨大的，产生的经济效益也是很可观的，但是它的建造要比江河大桥复杂多了，它的规模一般较大，设计要求很高，施工难度高。跨海大桥的出现标志着陆上大桥建设工程向海洋发展，它是桥梁建筑史上的一个新的里程碑，它像海上一道美丽的长虹，为人类提供了一种建立海上通道的新方式。

仓库是储存物资的场所。时代进步了，要储存的物资越来越多，诸如器材库、食品库、油库、药库都没什么稀奇，只是要说到海底仓库，不少人还是比较陌生的。

其实，很早以前，就有人把大米，黄酒之类的食品放在陶瓷容器内密封好，沉入海底或井底贮藏起来。如此一来便可以在较长时间里保存物资，原理当然与今日的冰箱有异曲同工之妙。这大概可以算是水下仓库的最原始的一种胚胎吧！当然它的功能并不局限于食物的贮存，由于它具有温度较低且变化又比较平稳等特点，非常适合于石油、炸药、天然气等易燃易爆危险物品的存放。这些特点是十分诱人的，所以随着海洋工程技术的发展，建造海底仓库的呼声也越来越高，近年来海底仓库的兴建也特别令人瞩目。

当今世界的海底仓库可谓是形形色色，挪威人在东比海油田附近建造了一个海底油库——坐底式油罐。它是目前世界上同类贮油装置中的一座，可以贮藏原油 16 万立方米。是用一种特制的钢盘混凝土制成的，底部座落在水

深 70 米的海底上，上部却高出水面，中间有 9 个带盖板的贮油舱，顶部有起重机、飞机场，周围是有许多圆孔的防浪墙。有时为了保证原油的流动状态，不得不在罐内进行加热。更有趣的是，1970 年美国在波斯湾离岸 100 千米的海上建造了一个无底的贮油罐，形状就象个无底的长颈瓶。有人也许会问：无底如何贮油？道理很简单，因为油比水轻，油总是浮在水之上，水与油中间有一层明显的油水分界面。当注入了原油时，这层分界面就会下降，反之抽油之后，分界面就会上升。

除此之外，其它类型的海底仓库也陆续出现。美国正在兴建世界上最大的液化气贮藏场。1988 年 10 月，我国与芬兰合资在青岛建成了一个大型的海底贮木场。占有 3 万平方米的水域，可贮存 1 万立方米的木材。它既利用了海洋空间，节省了土地，又避免了木材因受阳光暴晒而造成的损失。

一个个海底仓库的建成和使用，为人类解决了不少难题，人类征服自然，探索海洋又取得了一点成功，向海洋拓展了自己的生活空间。

“的里雅斯特”深潜艇在潜到海底 1 万多米深处时，被海底的巨大压力压破了观察窗上的有机玻璃。这却给环境保护专家们带来了点启示：海底的压力如此之大，那能不能将那些原先倒入海洋中的垃圾送到海底，利用海水的巨大压力永远保存在海底下呢？这样是不是可以进一步净化海洋了呢？

如今看来，海洋确实已成了一个不折不扣的“蓝色垃圾箱”，1968 年，美国就向海洋倾倒了大约 4800 万吨的废物。其中有工业废物、化学物品、建

筑废料和其他各种各样的废物。而地中海沿岸各国每年排入的污水超过了 17 亿立方米，其中含有大量的农药、水银、锌等金属及石油产品。为防止海洋的继续污染，净化海洋环境确实已到了刻不容缓的地步。然而要想把垃圾固定在海底，实现海底垃圾场的构想也是有困难的。

科学家朝着“海底垃圾场”这个设计作出了许多努力，经过反复验证发现，海底垃圾场最好建在很少发生地震和火山爆发的地方，那儿还适于贮藏核废料，根据人们的统计，眼下世界上已经有 23 个国家在利用核能发电，另

外还有 7 个国家正在建设核动力工厂。核能在军事上的广泛运用，也促使了核垃圾的增多。如何保存隔离这些危险的垃圾呢？在太平洋深处建立海底垃圾场就是最好的方法。而且科学家们一致认为，位于大洋底部海沟深处的地球板块有俯冲进入地球内部的趋势。这就有可能使倒在海沟内的核废料也随之进入地球内部。如能实现，这应当是一种很理想的垃圾处理方法。

垃圾怎样才能送入洋底呢？专家认为，选择沉积物较厚但并无重要矿物资源的平坦海底，用钻探船在那里垂直地钻几个孔，而后将包括核垃圾在内的工业垃圾装入坚固的金属罐内，再将“垃圾罐”一个个堆入钻孔，进行固定。如果是堆放在海沟内，则直接可以把“垃圾罐”投入位于海沟上方的海面，“垃圾罐”自身的重量会使它自己沉到海沟中。据估计，这种堆放的垃圾，即使是在三五百年后，金属罐破损，海底的压力也会使污染减到最低的限度，对人类的影响可说是很微小的。

为了使海洋更清洁，人类一直在寻找处理垃圾的好办法，设立海底垃圾场不失为一种明智的作法。

莫尔斯于 1938 年研制成功世界上第一台有线电报机，顺利地完成了传递文字信息的试验。不久，许多地方建起了有线电报网，于是陆上通讯便有了很大的发展，接着人们就想把电报扩展到海峡的对岸和大洋的彼岸去。1840 年，英国物理学家惠斯通提出了在多佛尔和加夹之间铺设海缆的计划，并于1850 年完成了这一计划。但是，由于电缆上覆盖的杜仲胶脱落，不久，通信中断了。1852 年，伦敦到巴黎间的直通电报线路建成了。这是世界上第一条海底电缆，它的成功标志着世界已经进入了海底电缆通信的新纪元。从那时起到现在，已有 140 多年历史了。

1856 年，贝里曼为了铺设北美纽芬兰到曼尔兰之间横跨大西洋的海底电缆，乘坐美国“北极”号专用调查船进行海底调查，因为对海底地形、水深情况不了解是无法铺设电缆的。1857 年人们正式开始铺设大西洋电缆，到中途时它就断了，于是只得返回重铺。在英国格拉斯哥大学著名科学家汤姆孙的指导下，工人们第二次终于将电缆的另一端铺设到大西洋彼岸。汤姆孙十分高兴，通过这条海底电缆从美国向英国发送了世界上第一份越洋电报，可惜，这份电报仅发送了 732 个信息即告中断，原因是电缆又断了。

又经过近 10 年时间的研究和试验，经采用新的海底电缆材料，提高了电缆的耐压、耐拉、耐腐蚀性能，人们再次铺设穿越大西洋的电缆，顽强地向科学高峰挺进。这条电缆终于在 1866 年 7 月 27 日接通了。到 19 世纪 70 年代，海底电报电缆从英国穿越海洋到达新西兰、中国、南非、南美，总长度达 40 万海里，一条条横越海洋的海底电报电缆开始把世界各大洲连在一起。

1876 年，美国人贝尔发明电话后，人们又设想铺设能够输送电话信息号的海底电缆。但是，电话与电报不同，电报只要一根电线，而电话需要两根电线，一根用于接收，一根用于发送。所以，电话电缆的结构要复杂得多。到了 1937 年前后，同轴电缆问世了，虽然同轴电缆减少了电话信号在输送过程中的衰减，提高了抗干扰性能，但仍然不能实现越洋通话。

1943 年，英国邮政局研制出一种浅水双向增音器。1950 年 11 月，美国又研制出深水增音器。有了增音器，电话通讯距离可以达到上万千米，在线路上每隔一定距离就要接入一个增音器，以放大信号，使信号得以继续输送下去。

1956 年，在伦敦、纽约和蒙特利尔之间开通了具有 48 个话路通讯容量的同轴海底电缆干线。它不仅可以用于北美和欧洲之间的电话传送，还可提供音频载波电极、广播中继和传真业务。海底同轴电缆通讯的出现，标志着世界通讯史上出现了又一个划时代的成就，以后，人们在美国本土和夏威夷、法国、英国等许多国家之间建设了同轴海底电缆，到 1983 年，全世界已有

106 条国际海底电缆，总长度达 12.4 万海里，在世界四大洋形成了海底同轴电缆信息通讯网。

本世纪 70 年代起，海底通讯又进入了光缆称雄的新阶段，一根头发粗细的光缆就可以传送上万门电话和几百路电视，于是人们又着手于海底光缆的研究。1988 年 12 月 14 日，第一条跨越大西洋的海底光缆投入使用。这标志着人类已跨入光纤通讯时代。

值得一提的是，1995 年 10 月人们又开始铺设世界上最长的海底光缆， 1997 年投入使用。光缆上每隔 40 至 70 千米设一个信号增强器，以保证光信号能无衰减地达到终点。

光纤通讯主要由激光器、光导纤器、检测器等部分组成。各种信号输入到光导纤维中，就可以极快的速度传递。

海底光缆网的形成是陆上光缆网的空间延伸，它成为当代信息高速公

真正跨入了信息时代。

人类发明了潜水服，可以直接潜水、从事水下考察或作业了，1990 年，法国海军在马塞附近的地中海海域，成功地进行了大深度饱和潜水实潜实验。6 名潜水员呼吸氢、氦、氧混合气体，乘潜水箱下潜至 520 米海底，创造了人类在海中实潜作业的世界纪录。但是离世界最深渊 11034 米还差得远，为了能在海洋里争得自由，人们用智慧创造出了各种水下观察、水下作业的潜水器。

潜水器是人们进行水下考察、勘探、资源开发的打捞、救生的重要工具。随着科学技术的发展，深潜器在人类向海洋进军的历史上写下了一页页最激动人心的篇章，使人类“可下五洋捉鳖”的梦想最终变成现实。

1960 年 1 月 23 日，雅克·皮卡德和美国人沃尔什乘坐“的里雅斯特”

号潜水器，在太平洋的马里亚纳海沟下潜到 10916 米处，创造了人类下潜最深的世界纪录，它的成功向世人表明了，人类有能力向世界最深处发起挑战。

深潜器将成为人类认识海洋、开发海洋工具中的佼佼者。目前的潜水器主要分载人潜水器和无人潜水器两类。载人潜水器可在水面航行，也可以在水下潜航，它有供给氧气和吸收二氧化碳的环境控制装置和各种测量仪器、探测设备、机械手、监视及照明设备等。

目前，世界上有 5 艘载人潜水器可以潜到 6000 米的深处。它们是美国的

“海崖”号、法国的“鹦鹉螺”号、前苏联的“和平” 1 号和 2 号，以及日本的“深海 6500”号潜水器，而我国第一艘载人深潜救生艇已于 1986 年投入使用，中国已成为世界上少数几个掌握潜艇水下对接技术，并实现人员转移的国家之一，最大深度可潜至 600 米，兼作海洋调查和海底勘探工作。

另一类是无人遥控潜水器，又分有缆和无缆两大类。无人有缆潜水器的开发始于 20 世纪 70 年代，80 年代进入发展盛期。而无人无缆潜水器是一种既不载人又没有“脐带电缆”的潜水器，它与工作母船没有机械上的联系，而是自己提供动力，可以在海洋中自由运动。它是潜水器家族中的后起之秀，有很大的发展前途，尽管目前这种潜水器正在试验阶段，但是随着科学技术的发展，它的智能化程度将会不断提高，在人类开发海洋中将发挥起越来越大的作用。

潜水器技术的进步开创了深海探索的新时代，极大地改变了生物学、地质学和海洋学的面貌，它将给人类带来巨大的利益，为海洋开发提供重要的手段，毫无疑问，它将担任 21 世纪海洋舞台上的重要角色。

目前人类活动的主要区域大多集中在水深 500 米以上的海域表面，海洋的中层循环和深层循环还很少得到开发和利用。科学家预言：21 世纪是海洋的世纪，今后几十年海洋开发给人类带来的益处将远远超过航空航天。

海洋的经济潜力无限广阔。海洋中蕴藏着镍、铁、锰、铜和钴等具有商业开采价值的丰富的矿产资源。有关生物技术开发的公司还在分析深海菌类、鱼类及海洋植物，希望找到一种能为制药业创造奇迹的物质，使海洋成为一个巨大的医药“宝库”。

地球表面 70％被海水覆盖，海洋气候及洋流的变化对全球性气候变化具有极大影响。海洋的循环能改变地球热量和导致季风的变化。科学家们相信，发生在南美秘鲁海域的厄尔尼诺现象，会令全球气温上升，特别是使太平洋区域内气候异常。澳大利亚的干旱、美国西部的水灾、日本的暖冬均与此有关。因此，只有真正了解和掌握了海洋的变化，人类才可能使天气预报达到完全准确。

对海底的考察，还能解开地球气候演变之谜。海底沉积了大量远古时代的生物化石，由于受到海水的保护而使它们免遭破坏。通过对这些古生物化石的研究，能够了解过去年代里地球气候变化以及大气中二氧化碳的浓度，由此能推测未来的气候变化趋势。

环境科学家认为，人类赖以生存的三大要素是粮食、能源和环境保护。而这些都能够通过海洋的开发利用得到解决。海洋中蕴藏着无数可利用的生物，目前人类活动的主要区域集中在水深 500 米以上的海域表面。表面资源由于过度开发而枯竭，而海洋的中层循环和深层循环却很少得到开发利用。海洋也是最大的养殖场。人们预测，有朝一日营养丰富的鱼类将成为人类的主食，海洋中还沉睡着的诸如石油、贵金属等无数的天然资源。

深海潜水与航天开发一样，同样充满着危险和挑战。几千年来，人类一直在寻找如何在潜水时补充氧气的方法。潜水器的历史最早可以追溯到 1620 年。但是，直到巴顿发明“深海球形潜水器”以后，科学家们才有机会向海底最深处发起挑战。巴顿和动物学家威廉·毕比曾乘坐该潜水器，在大西洋百慕大群岛附近海域创下了 3028 英尺的深潜纪录。不过，这种潜水器的机动性较差，它只能垂直下潜，而不能垂直上浮。瑞士工程师奥古斯特·皮卡德成功地解决了潜水器的机动性问题，他发明了“深海潜水器”，这也是世界上第一只外形真正像轮船的潜水器，它由装满汽油的浮船和悬挂在浮船下的球形密封舱两部分组成。1960 年，美国海军上尉唐·沃尔什和皮卡德之子雅克驾驶“的里雅斯特”号深海潜水器，成功地下潜到世界最深处查林杰海渊。该潜水器与现代潜水器的不同之处在于，现代潜水器装有先进的水下摄像系统和机械臂等设备，而“的里雅斯特”号除了能搭载乘客之外，无法装备其他设备。尽管如此，它的成功向世人证明，人类既然有能力登上珠穆朗玛峰，也必然能征服最深的海渊。

“的里雅斯特”号的成功极大地推动了潜水器的发展。1964 年，美国伍兹霍尔海洋研究所研制出“阿尔文”号三人潜水器。几年后，世界上第一只遥控潜水器研制成功。与此同时，苏联、法国和日本出于军事或科研目的纷纷研制潜水器，出现了多国竞相开发潜水器的局面。目前，美国、俄罗斯和法国由于经济上的原因，已纷纷削减潜水器的研究经费。日本的深潜研究起步虽晚，但目前已领先于美国、俄罗斯和法国等起步较早的国家。1995 年3 月，日本重 10.5 吨造价 4150 万美元的“海沟”号遥控潜水器，在查林杰

海渊成功潜入海底，比“的里雅斯特”号 1960 年创下的纪录只差 60 厘米，这说明日本在深潜技术方面已处于世界领先地位。

潜水器技术的进步开创了深海探索的新时代，深刻地改变了生物学、地质学和海洋学的研究面貌。科学家们了解到，海底并不是“一马平川”，而是布满沟壑：海底不仅有足以容下喜玛拉雅山的海沟，而且有一条绵延 5 万千米，横亘大西洋、太平洋、印度洋和北冰洋的巨大的海底山脉，这是地球上最壮观的地理特点之一。70 年代末，地质学家们首次直达大洋中脊，为当时的新理论——板块结构理论找到了新的证据。地质学家认为，地壳很可能是在大洋中脊形成的：新的板块材料被一股力量从底部推出，落下后形成海底。从大西洋和太平洋部分海底山脉收集的岩石试样都证明了这一理论的正确性。更令人难以置信的是，科学家们在没有丝毫光线的海底热泉口附近找到了软体虫等动物。许多科学家认为，地球上最早的有机物是化学合成而不是光合成的，这表明海底热泉口也许是研究地球生命起源的最佳实验室。

人们有理由相信，21 世纪人类将进入一个有序的共同开发和利用海洋的新时代。