第六章液體和氣體的性質 6.16魚鰾是做什么用的？

　　關于魚鰾的作用問題，一般的說法聽起來好象是可以相信的。這種說法是，在魚想從深水里浮到水的上層來的時候，它就鼓起自己的鰾；這時候魚的體積就增大，使被排開的水的重量大過自己的體重，于是按照浮體原理，魚就升到水面。如果它不想再上升，或者想下沉，那它就相反地壓縮自己的鰾。這時候魚的體積和它所排開的水的重量就會減小，魚也象阿基米德原理所說的那樣，沉到了水底。

　　關于魚鰾功用的這種簡單概念，是從十七世紀佛羅棱薩科學院的科學家們開始的；正式提出它的人是波雷里教授，時間在1685年。在以后二百多年里，對于這種說法沒有人表示過異議，同時也在學校教科書里生了根。一直到經過新的研究家仔細研究以后，才發現這個理論是毫無根據的。

　　毫無疑義，魚鰾對魚的浮沉有極密切的聯系，因為失去了鰾的魚它的鰾在實驗的時候被取掉了只有在鰭加緊搖動的情況下，才能浮在水里；鰭一停止，它就沉到水底去了。那末什么是魚鰾的真正功用呢？十分有限：只是幫助魚留在某一個一定的深處就是留在魚所排開的水的重量等于它本身的重量的那個水平上。當魚用鰭使自己下沉到比這個水平更低的時候，它的身體由于經受著從水那一方面來的很大的外來壓力，就要縮小，并且對鰾施加壓力。這時候被魚排開的水的體積減小了，被排開的水重量也變得比魚的體重小了，于是魚就不可避免地要往下沉。它下沉得越低，水的壓力就越強（每下沉10米，水的壓力要增加1個大氣壓），魚的身體就被壓縮得越小，也就更要繼續往下沉。

　　在魚離開原來已經取得平衡的那個水平，而用鰭的力量使自己升到更高的水平的時候，也會出現同樣的情況，只是朝著相反的方向。魚的身體擺脫了一部分外來的壓力以后，魚鰾要從里面把它撐大起來（魚鰾里的氣壓在這以前是和周圍的水壓平衡的），體積增大了，也就向高處浮了起來。魚升得越高，它的身體就脹得越大，也因而越要繼續往上升。魚是不能用“壓縮魚鰾”的方法來阻止這種趨勢的，因為魚鰾的壁上并沒有能夠主動改變自己體積的肌肉纖維。

　　我們所以說魚真的是這樣被動地擴大體積的，可以用下面的實驗來證明（圖75）。把一條用氯仿麻醉過的鯉魚放在一個盛著水的密閉的容器里，容器里維持著同天然水池一定深處的壓力相接近的高壓。這時候魚會肚子朝天一動不動地臥在水面上。如果把它稍微浸得深一些，它就要重新浮到水面上來。如果把它放在離器底比較近的地方，它就會往器底里沉。但是在這兩個水平之間的一層水里，魚卻可以保持平衡狀態，不浮也不沉。所有這些現象，只要回想一下剛才講過的魚鰾的脹縮是被動的，就可以明白了。

　　所以，跟流行的說法相反，魚是根本不會脹大和縮小自己的鰾的。魚鰾體積的改變是被動的，是在外部壓力增強或減弱的作用下進行的（按照波義耳-馬里奧特定律）。這種體積的改變對魚說來，不但沒有好處，相反的替它招來了害處，因為它會使魚不得不越來越快地沉到水底去，或是越來越快地升到水面上來。換句話說，魚鰾能幫助魚在不動的時候保持平衡，但是這個平衡是不穩定的。

　　捕魚人觀察到的情況，可以證明這種說法。在深海里捕魚的時候，常常可以看到有些魚在半途中脫逃了，可是和人們的想法相反，它們并不重新沉入它們被捕的深水里，而是急速地上升到水面上來。這樣的魚，有時又可以看到它們的鰾已經突出到嘴外面來。

　　對魚的浮沉來說，魚鰾的真正功用就是這樣。至于它在魚的身體里是不是還起著別的作用，而這又是些什么樣的作用，在目前都還不知道。所以這個器官在目前還是一個沒有猜破的謎。在現在可以算是完全解釋明白了的，只是它在流體靜力學方面的作用。

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