在你已经学过的自由潜水理论中，我们的知识大致由四部分构成：自由潜水物理学，自由潜水生理学，自由潜水技术理论，自由潜水竞赛项目及潜水救援。在这四大部分当中，我相信你已经学过了很多的定律、定理，今天的闲话让我们从——自由潜水中的定律说起，串联一些知识进来。

一、阿基米德定律

希腊数学家阿基米德在公元前2世纪发现，当物体浸入液体中时，会有一个与物体开排开的液体重量相同的力将物体向上推起，这个力称为是浮力。如果物体本身的重力小于浮力，那么称为是正浮力状态；如果物体的重力等于浮力，那么称之为中性浮力状态；如果物体的重力大于浮力，那么称之为负浮力状态。

对自由潜水员而言，有一个重要的概念叫做中性浮力点。当我们下潜深度超过了中性浮力点，就可以保持一个恒定速度轻松freefall了。浮力控制在自由潜水中，是安全和效率方面的基本技能。“过于沉重”显然是危险的，因为你可能会从水面下沉，或者可能在从水里返回水面时透支体力。但相反的情况是，“太轻”也并不总是安全，你可能会因为浮力太大而在下潜的一开始，为了抵抗浮力而过度消耗自己的氧气。

关于中性浮力点的设置，你应该根据目标深度，借由增加或减少配重来调整中性浮力。目标是尽量减轻潜水过程中的费力程度。中性浮力设置为高于-10米是不安全的，因为它会让你的上升更加困难。将你的中性浮力设置为比-20m更深将使你的下降更加困难。理论上目标深度越深，中性浮力点的设定就应该越深。根据经验，你可以将中性浮力点设置为目标深度的三分之一。这就意味着，潜水深度超过-30米时才需要调整中性浮力点。对于初级（二星）甚至进阶（三星）的自由潜水员来说，中性浮力保持在-10m的安全最小深度就好。

二、波义尔定律

我们由陆地浸入水中，周围环境介质的改变带来了显而易见的改变是——环境压力。由于水的密度大于空气的密度，所以在水深处，压力会迅速增加。同时水不会被压缩，会自由的传递压力，所以在下潜的过程中，压力会以恒定的速率累计式增加。在17世纪时，科学家罗伯特波义尔发表了一项重要的发现——在温度恒定的条件下，气体的体积与施加在气体上的压力成反比。也就是说，压力变大，气体的体积会变小。

这一发现对自由潜水员来说意义重大。当我们下潜时，我们吸饱空气肺可以看作为一个气球，随着深度的加深，这个“肺”气球会在水的压力下而被压缩，体积变小。但是这个“气球”被压缩的能力也是有限的，这个极限就是肺部残余量（RV），相信你在AIDA3星和4星的课程中已经充分了解了肺部的度量术语，正常成年人的RV大概占肺总容量的1/4,按照波义尔定律计算，大概下潜到30m的深度，肺部就会被压缩到极限体积了。那么为什么众多优秀的自由潜水运动员可以下潜到更深的深度而不受伤害？是因为一个叫做“血液转移（BloodShift）”的效应——

血液被吸收进入肺泡血管后增加了肺泡的体积(血液补偿)。因此，肺泡可以承受肺泡内的空气原本在表面压力下占据的空间所需承受的压力。可以设想一个肺泡为一个橘子：果肉是肺泡内的空气量，而果皮是围绕“果肉”的血管。当这橘子在水中越来越深时，随着空气压缩，果肉的体积越来越小，但果皮膨胀起来以补偿这种体积损失。因此，橘子的整体尺寸就不会因为单独的果肉收缩而改变太多，这就是说：在深度处，橘子（肺泡）仅由较少的果肉（气腔）和较多的果皮（血管）组成。(当然，在现实世界中，橘子由于是液体和固体组成，而不会在深度被压缩，don’tgetmewrongplease。)

三、道尔顿定律

“由气体混合物施加的总压力等于构成混合物的每种不同气体的分压之总和–每种气体就好像它单独存在并占据总体积。”想要理解这个定律的内容，我们先要了解气体的压力是怎样形成的。

众所周知，一切物质都是由分子组成的，分子间距以及分子间的作用力随着物质聚焦状态的不同而不同。气体的分子间距大，因而分子间的作用力比较小，并且因此，气体可以不受分子间作用力的作用而做无规则的运动。运动着的气体分子碰撞着在碰撞物体表面时产生冲击力，虽然每一个分子的碰撞是间断的，但是无数气体分子的无规则运动产生的碰撞就可以看作为是一种持续的冲击力，这个力就是气体的压力。由此我们可以知道，气体产生的压力大小至少与两个因素有关：气体分子的数量和气体分子的运动速度。单一气体分子的数量衡量单位之一就是气体的比例。

在水面上，我们呼吸的空气是约79%氮21%氧的混合物，按照道尔顿定律的解释，即等于0.79巴的氮的压力和0.21巴的氧的压力。当自由潜水员的氧分压低于0.1时，就会发生一件危险的事情—浅水昏迷（BO）。如下图做一个简单的示意——

图中数字为示意，真实氧气消耗大部分并非如此。

在下降时，根据波义尔定律，周围水压在逐渐增加，肺部被压缩。这导致肺部，血液和组织之间的氧分压也成倍的增加了。达到目标深度并开始上升后，环境压力将开始下降，肺部、血液和组织之间的氧分压梯度将减少。并且我们怀疑在极端情况下，梯度甚至会反转，在上升最后几米处，组织中的氧甚至将被“抢夺”以补偿肺中氧分压。

当肺泡血液中的氧分压(ppO2)降至0.1巴以下时，大多数人都会失去知觉（BO）。10米深的水有效地将氧气的分压增加到0.2巴，使潜水员的氧分压高于浅水昏迷阈值，直到他或她上升达到0.1巴的氧分压极限。这将导致浅水昏迷（BO）发生。假如在10米处时的氧分压为0.18巴，那么在2米与水表面之间的BO将不可避免。

这就解释了为什么最后10米的上升是自由潜水中最关键的部分，并说明了安全潜水员的重要性。根据数据的统计，大多数麻烦和事件都发生在水面附近。因此，AIDA的标准程序是让安全潜水员在至少-10米的深度与潜伴汇合。如果进行更深入的潜水，建议安全潜水员在更深的地方与你会合，以便在上升过程中陪伴你进行大约最后三分之一的潜水，以保证你的安全。

我们所有的课程当中，最重要的教学原则是安全。一切基本理论知识的掌握、进阶技术技巧的练习乃至于竞技自由潜水的训练和发展，都是基于安全这一铁的原则。我们希望自由潜水员们永远将安全置于心中，置于每一次的下潜中。

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