网友提问：
    潜艇与鲸在深海中承受的压力差异为何如此之大？同样是下潜至2000米的深度，潜艇所承受的压力竟是鲸鱼的50倍以上。这一现象引人深思。
    在探讨这一问题时，我们可以将鲸鱼和潜艇都视为空心圆柱体，在水下受到三种主要应力：轴向压强（纵向应力）、周向压强（环向应力）以及径向压强。近日，有网友引用了一个薄壳圆管的环向压强公式进行分析，但实际上，该公式的应用存在偏差，其中的“f”并非力，而是需乘以面积得到力。对于薄壳圆管，其正确的压强公式应为σH（即环向压强σθ），而纵向压强则表示为σL，通常不考虑径向压强σr。
    然而，这个受力分析并不适用于深海生物体腔或深潜器腔体，因其并非薄壳结构，而是厚壁设计。在厚壁条件下，受力分析更为复杂，得出的纵向、环向和径向压强均有所不同，涉及内径Ri、外径R0及平均半径r、内部压强pi和外部压强p0等多个变量。
    从计算结果可看出，深海环境下，生物体或深潜器承受的最大环向压强大于纵向压强，而要确保在深潜过程中不受损，抗压强度必须达到一定标准。通过进一步简化公式并引入径比和内外压强差的概念，可以推导出一个关键结论：当潜水深度相同且内外径相同时，无论是鲸鱼还是深潜器，其承受的最大压强会随着内径减小而降低；若变为实心，则内外压强相等，承受的最大压强最小，仅为外部压强P0。
    举例来说，在2000米深海处，水产生的外部压强极高，而钢材的强度远超过这一压力值，即使在万米深的马里亚纳海沟也能保持稳定形态。大多数深海鱼类能够使体内压强与外部压强相近，因此它们实际所需承受的最大压强仅相当于海水压强。此时，皮肤和骨骼能否抵抗巨大压强成为关键，相比之下，人体皮肤和骨头的强度远低于此标准。
    深海鱼类的其它组织由于含水量高达70%，并且水在高压下的压缩性有限，使得大部分应力得以均匀分布。此外，深海鱼骨骼的有机质含量高、矿物质低、弹性更强，加上骨骼间距增大等特性，使其能适应深海环境。而对人类深潜器而言，虽然采用厚壁设计以增加强度，但其内部空腔较大且维持接近地面大气压，导致承受的压强远高于深海鱼类。
    以抹香鲸为例，假设其肺部保持与大气压相同的状态，根据计算可知，在同等体积下，抹香鲸承受的最大压强仅略高于海水压强，约为深潜器承受压强的1/30左右。这是因为鲸鱼的体壁厚度与深潜器相比有显著优势，加之其能在深潜时压缩胸腔和肺部，有效减少内外压强差。
    至于潜艇，由于其内部空腔更大，K值更小，承受的最大压强相较于鲸鱼更是翻倍增长，所以在同样2000米深度下，潜艇承受的压强超过鲸鱼约50倍。这也解释了为何潜艇难以深入2000米以下的深海区域，一般潜水深度多在600米左右。
    尽管鲸鱼在深海中的生存能力较强，但作为哺乳动物，它们无法像某些深海鱼类那样大幅度地改变身体结构以适应几千米的深海环境。然而，鲸类也展现出一些深海适应性变化，如皮肤厚度增强、骨骼中常态压强大于浅海生物等。这些生理变化有助于它们在深海生存，但这并非充分条件，因为具备类似条件的人类潜艇仍无法实现深潜2000米。
    总结起来，造成“肉身鲸鱼能轻易下潜2000米，而钢铁打造的潜艇却不能”的根本原因在于：潜艇的外部与内部腔体径比K值较小，并且为了维持人类生存需要，腔体内部不能像生命体那样降低压强，导致潜艇承受的最大压强远超鲸鱼，达到20至50倍。
    未来设想中，若人类研发出能够调节腔体内灌水量、实现体积压缩的人工智能无人潜水器，即便使用常规合金材料，也可能轻松挑战马里亚纳海沟11000米的深度。这再次印证，正是受限于人类自身的生理构造，才阻碍了我们更深地探索海洋世界。