亨利号之谜

这艘潜艇的黑暗船体只冒出水面不到10厘米。小浪轻拍潜艇,静静的海面微微闪烁昏暗月光。这艘潜艇大约只有12米长,船体大部分为筒状,但船首和船尾为锥形,这让潜艇能在海面下快速穿梭。潜艇的舷窗盖由厚厚的手工玻璃制作,瑕疵明显。舷窗盖是唯一能让潜艇外面的人看见潜艇里面有人(即艇员)活动的窥探窗。

胡萨托尼克号军舰。1864年所画的亨利号。

早期潜艇袭击

这艘潜艇就是在美国南北战争期间反对废奴联盟(即支持黑奴制度的联盟)的亨利号。当时,它在美国南卡罗莱纳州查尔斯顿港以东海域守株待兔一连数月,一边练兵一边耐心等待海面平静下来。亨利号的船首携带着这艘潜艇的打击力量:一根由金属和木头制成的船桁被螺栓固定在船首底部的枢轴上,在船桁远端是一只圆筒状的铜壳鱼雷。与能推动自己在水中长距离穿行的现代鱼雷不同,当时的鱼雷不过是简单的静态鱼雷。为完成任务,亨利号必须近距离接近目标,运用船桁把鱼雷压到敌方船体上。

在支持废奴联盟(即反对黑奴制度的联盟)的胡萨托尼克号军舰甲板上,舰员瞭望平静的海面。胡萨托尼克号只是在查尔斯顿港以外海域巡航一连数月的本联盟多艘军舰之一。1864年2月17日晚,只有支持废奴联盟的枪炮声打破海面的平静。

亨利号缓慢游动,花了两小时才接近胡萨托尼克号。胡萨托尼克号甲板上一名舰员看见海面上露出暗色金属船体,立即向其他舰员发出警报。但潜艇当时还属于新式舰艇,胡萨托尼克号上的舰员们根本没有意识到这个绝大部分隐身海面下的船体是多么可怕。胡萨托尼克号的大炮无法对准如此靠近自己,而且位置又在很下方的可疑船体,于是舰员们只采用小型武器攻击可疑目标。亨利号毫发无损。

亨利号悄悄把鱼雷压到胡萨托尼克号的侧面——鱼雷前方伸出的三根细金属棒之一轻轻抵到胡萨托尼克号的木质船体上。固定这根金属棒的脆弱连线折断,紧紧包裹在棒体上的压缩弹簧由此释放能量——金属棒猛撞弹药帽。随着火药剧烈爆炸,鱼雷的铜壳裂开,向水中和向胡萨托尼克号的船体释放可怕的爆炸力。胡萨托尼克号的甲板上立即溅起木板碎屑。

亨利号击中了目标,在胡萨托尼克号底部击穿一个洞,爆炸力穿透整艘军舰。就算在距离击中位置近60米的舰首舰员也瞬间意识到自己的军舰很快将沉没。在胡萨托尼克号舰员自救的同时,亨利号静静地消失。在查尔斯顿港等待亨利号返回以庆祝胜利的人们,最终彻底失望。

排除窒息假说

2000年,在亨利号消失136年后,在一个定制的大水箱中,穿着防护服、戴着呼吸器的考古学家在海底仔细清理充满亨利号船体的泥沙。有关亨利号沉没的传言不少。例如,艇员试图爬出潜艇的铁门。或者在艇员座位下面极度痛苦地蜷缩起身子。现代潜艇沉没后,总是会在出口附近发现聚集在一起的艇员尸体,这是因为艇员们个个都拼命想逃出去。坐以待毙显然不符合人性,但亨利号的艇员门看起来却违反这个常理——考古学家发现,亨利号每个艇员都平静地坐在原位,仿佛什么都没发生过。

美国女科学家兰丝致力于研究水下爆炸。她的大部分医学案例来自于在第二次世界大战期间受伤的艇员。她通过查阅案卷发现这方面的报道基本一样:潜艇遭遇爆炸时,艇员会感觉腹部突然一阵剧痛,有时候突然发生里急后重的血便。这是肠道严重损伤的迹象。也有时候艇员立即吐血,这是肺损伤的征兆。

逃離死亡是人的本能,哪怕死亡不可避免时人也会挣扎求生。但这种直觉看来完全不符合亨利号的情况。亨利号目前在位于美国南卡州北查尔斯顿的一家保护中心展出,参观者被邀请在参观结束后“破解奥秘”。该中心列出了四种可能:鱼雷击中亨利号,导致它沉没;亨利号艇员不知为何困在了潜艇里;亨利号与另一个物体相撞后沉没;胡萨托尼克号舰员击沉了亨利号。

在这四种情况下,亨利号舰员都有相对充足的时间来目睹自己死亡,而他们看来却选择了各就各位平静等死。这当然说不通。亨利号艇员肯定是被杀死的,只不过死因没有在潜艇上或在艇员尸体上留下痕迹而已。如果人死于炸弹附近,那么尸体上一定会显露炸弹迹象。也就是说,亨利号艇员不是死于炸弹或鱼雷本身。那么,他们究竟是怎么死的?

在兰丝网上搜索亨利号所携带炸药量的过程中,亨利号鱼雷的最早且已褪色的描图引起了她的注意。这张描图上注明:“用于炸毁胡萨托尼克号的鱼雷。”根据这幅图,亨利号的黑火药量为61.2千克。这个量在当时来说已够厉害。亨利号的船桁最近被修复。考古学家清理出了亨利号鱼雷铜套管的剥落卷页。鱼雷当初必须被牢牢固定在船桁末端,才可能剥离出这些漂亮整洁、闪闪发亮的铜卷页。这根船桁长约4.9米,这就是鱼雷与潜艇之间的距离。

光凭这张图,要想破解亨利号之谜当然不可能。兰丝决定分析有关亨利号艇员死亡之谜的其他理论,例如:他们是在闭合的潜艇内窒息而死。如果他们真的是窒息而死,那就应该是二氧化碳效应。正常情况下,我们每次呼入的气体中二氧化碳占0.04%。随着呼入的二氧化碳数量累积,越来越多的二氧化碳进入血液。当二氧化碳含量达到5%左右时,人就会感到很不舒服。随着二氧化碳量不断上升,血液酸性越来越强,人就越来越痛苦。大脑中的受体感知到酸性增强并试图抵制这种效应,于是大脑表面血管扩张,试图把酸性运离敏感的神经元。这种扩张引起头痛。大脑命令增加呼吸频率和心率,扩张所有血管,由此拼命想增加流经肺的血量,让肺来处理和清除致命的二氧化碳气体。在二氧化碳中毒的最后阶段,静脉中的酸开始在分子水平化学分解控制人体功能的大量酶和蛋白质。

基于亨利号内部容积,兰丝估算出了让艇员开始感到痛苦的艇内二氧化碳浓度。根据艇员体力活动水平高低不同,他们有30~60分钟的预警时间。在此时段内,艇内空气中二氧化碳含量从5%升到6.3%(此浓度会致人昏迷)。二氧化碳会让人剧烈头痛,呼吸急促。因此,如果是死于二氧化碳窒息,那么亨利号艇员的尸体看上去绝不可能那么镇定自然。由此,兰丝排除了对亨利号之谜的窒息假说,而把目光转向另一个主要假说——爆炸。

亨利号示意图

冲击波猜想

德国作家库特曾在二战时期德国城市德累斯顿遭轰炸后立即前往防空洞和地下室,转移腐烂的尸体以防整座城市发臭。他当时发现的死者经常都原地不动,无挣扎迹象,还常有死者仍然坐在椅子上的情况。这些死者均无外伤,因此都不是被直接炸死的。在战火中死亡的方式有多种,而库特发现的案例也不能肯定由单一原因造成。但库特发现的死者与亨利号艇员情况一致:生前无移动,尸体无外伤。

从医学上讲,爆炸伤可分四类:初级、二级、三级和四级。爆炸受害者可能受其中一种伤害,也可能受四种伤害的任一组合伤。其中,后三级伤很好理解,因为伤害很明显。与之对比,初级伤(也称原爆伤,库特发现的德累斯顿死者受的很可能就是这种伤)是由爆炸的奇异物理学所造成的一种奇异而恐怖的伤害。这种伤害通常是由冲击波造成的。冲击波是一种特殊类型的压力波,它可能对一些人体组织造成可怕影响。冲击波最常见的产生原因就是爆炸,在爆炸中累积于波阵面的空气分子被在它们后面迅速膨胀的爆发性气体猛推。这些分子密集拥挤在一起,它们的相互碰撞比通常情况下迅猛得多,由此产生移动速度比正常音速还快的一种独特波。

物理42a6f08e3291bf0fecf24ba36f9ba8f37084731850993cb69c5642f839c9bf01学中定义的冲击波,是指压力在瞬间从零直接变成最高压的波。这种改变非常迅猛,在波形图上表现为一根垂直线。如果把一辆车视为冲击波,那么车速几乎在0秒内就从0变成每小时100千米。当冲击波的压力达到一个阈值时,它就能摧毁自己所经过路径上的一切事物。但在爆炸物理学中,冲击波这个术语的使用没有那么严格,原因很简单——人类是如此脆弱,迅速增压、但根本达不到物理学中所指冲击波标准的爆炸波也能杀人。

人体的大部分能很好应对快速上升波。这类波可能在不引起多大混乱和扰动的情况下直接穿越水体,而人体大部分由水组成。因此,真正的伤害是由某些器官内的气孔造成的。在大部分都是水的胸腔,音速大约为每秒1540米。而在肺中,声波不得不穿行于迷宫般的肺泡之间,所以速度降至每秒30米。这样一来,穿越人体的声波在遇到肺时速度陡降98%,但聲波的动能没有减少,于是构成肺壁的脆弱组织被冲裂、冲碎,血液溅入呼吸所必需的肺泡。这被称为散裂。

冲击波也会影响脑组织,可能在不损害头骨的情况下造成伤害。更重要的是,大脑在爆炸造成初级伤之后依然完整,唯一的伤害迹象是散布在大脑表面的暗淡血斑。初级伤致死压力比移动人体所需压力低。简单地说,人在根本不能动弹的情况下就在冲击波中死亡。兰丝从理论上推测,亨利号艇员死于冲击波。

亨利号袭击胡萨托尼克号(想象图)。

实验结果支持

但只是理论还不够,理论需要实践检验。因此,兰丝首先制作了亨利号的小模型来测试自己的推测,实验结果喜人。但实验中未采用黑火药,模型又太小。所以,兰斯团队需要用黑火药和更大的亨利号模型来实验。实验地点是一个风景秀丽的人工湖,湖的主人同意兰斯团队在这里做实验,但他还是有点担忧安全。兰丝向他解释说,实验用的潜艇只是模型,不是亨利号的实际规模。而是只有亨利号的1/6比例,并且实验中不会炸沉它,而且就算它意外沉没也容易把它取回来。至于湖里的鱼,兰丝说鱼很强壮,因为鱼没有肺泡,除非鱼吃火药,否则鱼就不会受影响。

兰丝团队对亨利号模型进行测试。

兰丝按照法律规定购得了不到10千克的黑火药。但实验一开始就出了问题:之前测试中功能很正常的各种计量器,一到了模型潜艇内就失灵,压力传递读数更是不可理喻。兰丝请一名研究生帮忙,让他拿一根橡胶棒猛击模型潜艇船首以测试计量器。熟料,该学生把“船首”这个术语词理解成了船尾,于是猛击船尾。兰丝这才意识到真是隔行如隔山,这样的人也包括她自己!

顿悟之下,她抓起橡胶棒猛击船首,结果模型潜艇内压力读数飙升。但当她猛击船尾,读数则不改变。由此她意识到自己只是读到了从一个方向传来的压力波读数。由于计数器面对船首,因此只能感知到来自于船首的压力波,而感知不到来自其他任何方向的压力波。之前她做出的假定是:因为火药附着在船首,所以艇内压力中大部分自然会从船首传播。但事实上亨利号的艇内压力来自另一个方向——船尾。由于指向不对,因此兰丝团队的压力波计数器探察不到从船尾来的压力波,这就让他们产生了计数器失灵的错觉。

意识到自己的错误后,兰丝向美国海军工程师借来了一部全方向水下计数器。之后每次橡胶棒测试中,艇内增压读数与爆炸波的到达精确对应。增压模式完全符合兰丝的预判:最初的增压之后,紧接着是锯齿状、杂乱的压力波形——初始波在艇内的狭小闭合空间里来回跳跃。而且,压力不是来自船首。

现在来真格的。兰丝的一名合作者——一位医学专业学生(他也是前军械处理专业人士)送来了黑火药,并且把其中283克装到了模型潜艇的船首,这个量与亨利号的1/6尺寸模型匹配。随着该男生把模型潜艇拖到湖中心,用泡沫绝缘的黑色长引线拖曳在潜艇后面。兰丝再次检查电脑屏幕上的计数器信号,然后向着志愿来帮忙的美国酒精、烟草和火器管理局专家布拉德举手示意。布拉德喊出倒计时,然后按下爆炸盒上的按钮,引爆模型潜艇上的“鱼雷”。湖面上立即喷射水柱,兰丝感到木质码头在震动。最后,她听见了爆炸声。

布拉德在岸边大喊:地都炸裂了!他的意思是爆炸力太强。兰丝在电脑屏幕上看到了模型潜艇内的压力波——锯齿状的杂乱波在潜艇内跳来跳去,波峰很陡:虽然还算不上标准冲击波,但在短短两毫秒时间内波速就达到最大值,完全足以瞬间杀死潜艇里的人,而等不及他们做出任何反应。此后几轮实验,结果完全一样。兰斯团队认为,这表明目前所有有关亨利号之谜的理论中冲击波理论可能最站得住脚。

科学家曾经研究过亨利号遇难者的遗骸,发现一些遇难者的头骨没有损坏,大脑完整。虽然大脑软组织因尸骸长期暴露在海水中而收缩,但医学专家仍然发现一些遇难者大脑表面有血迹。

死者身份鉴定

亨利号艇员当时没有时间去意识到自己的胜利与死亡。当晚,艇员们衣服口袋里装的烟斗等物件表明他们坚信自己将继续活下去。20多岁的艇长迪克森揣着的怀表在袭击中震坏,表面时间永远固定在了晚上8点23分。他的头靠在艇壁上,他的双脚略微交叉,艇壁和小小的艇长椅支撐着他的尸体。

除了迪克森之外,亨利号其他艇员身份曾经长期不明。美国一位生理人类学家检验了亨利号艇员尸骸,通过牙齿和骨骼化学指针确定他们在世期间的主要饮食特点,由此判断其中4人为美国人(他们的主要食物是玉米),另外4人为欧洲裔(他们的主要食物是黑麦)。通过查验南北战争时期的史料和对潜在亲属进行DNA测试,法医遗传学家得以确认了包括迪克森在内的5名美国艇员身份。4名欧洲裔艇员身份直到2004年底才得以破解。

胡萨托尼克号的甲板在爆炸中沦为飞向空中的无数木头和金属碎片。大部分舰员逃到船首幸存,但随着军舰向左倾斜,其他一些舰员挣扎着不让自己坠海。黑火药产生的有臭鸡蛋气Xue14Qb7QFYviS9UAY41KUT5kMFxqSFHgez9apHDdzM=味的毒气云飘向海面。最终,5名舰员死亡。

亨利号随着潮水漂移。由于无人操控舱底泵,亨利号最终开始下沉。海水涌进潜艇内部,潜艇落入海底沙堆,但潜艇内仍有空间未被海水占据,几十年后这些空间竟然长出了石笋。

这幅示意图显示了亨利号及其艇员在袭击胡萨托尼克号之前的情况。7名坐一排的艇员通过转动曲柄为潜艇螺旋桨提供动力。除了艇长之外,其他艇员均坐在左舷以抵消位于右舷的曲柄重量。位于水面下大约2.5米的鱼雷被装在一根船桁末端,船桁与潜艇构成大约45°角。这一角度的设计是为了避免潜艇被困在爆炸时形成于潜艇—侧的洞中。当时的工程师还相信,爆炸的反冲力会把亨利号推出危险范围。但他们显然未曾考虑到冲击波对人体的危害。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午10:24。
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