运动科学

在矿工与博物学家首次以科学的方式测量并记录欧洲洞穴细节的几个世纪之前，中国就已经对洞穴展开了系统的探索、记录和商业开采。而在英国，此类探险家第一人是约翰·博蒙特，17世纪萨默塞特的一位外科医生，他也是一位采矿与地质勘探的业余爱好者。1674年，当铅矿工们在开凿门迪普丘陵的一个竖井（shaft，译注：深井状的泄水洞穴）时，他们意外地打开了一个天然的地下洞穴。博蒙特赶到现场，并雇了六个矿工陪他进入了洞穴。手持着蜡烛，这支队伍从18米的竖井落下进入到第一个洞穴中，在那里博蒙特进行了测量：洞穴长73米，宽2米，高9米。“它的地面完全是松散的岩石。”博蒙特在随后给皇家学会的报告中写道，“它的顶部被石灰岩牢牢地撑为拱形，那里垂下来各种颜色的花，真是一番视觉享受。”随后，这位勇敢的医生带头从一个更低一些的通道中爬行了100米，进入了第二个洞穴，它是如此巨大。博蒙特写道，“借着烛光，我们也无法清晰地分辨出哪里是顶部、地面或是侧壁。”虽然矿工们早已习惯于在地下工作，但无论怎样劝说，他们就是不肯从裂口爬下去，即使面对双倍的酬劳。所以，博蒙特自己爬了下去：

我用绳索固定好自己，吩咐他们慢慢地将我放下去。但是大概下落了约5厘米，我发现岩石改变了走向，我没有东西可以扶着，绳子开始快速旋转，于是我命令矿工们尽快地把我放下去。

他晕头转向但还算安全地降落在离裂口21米以下的地面，在那里有个直径35米、高约37米的洞穴，在洞穴里他发现了大片的铅矿石岩脉。出人意料的是，博蒙特的记述并未引起科学界对这个洞穴的好奇，一番匆忙的铅矿开采之后，这个被称作“羔羊媚眼”的洞穴便被废弃了，而它入口处的竖井最终塌陷，这个被封闭了的洞穴几乎被世人遗忘了两个世纪。

1879年，博蒙特那个被世人长久遗忘的“羔羊媚眼”洞穴被重新发现。同年，一个年轻的法国法律系学生爱德华·阿尔弗雷德·马特尔第一次探访了位于斯洛文尼亚的著名的阿德尔贝格溶洞（当时是奥地利的一部分，但是第二次世界大战以后改回它在当地的名字，即波斯托伊纳溶洞）。马特尔完全被洞穴迷住了，1883年，他开始将他所有的假期用来在法国西南部的喀斯进行洞穴查探。与从前的洞穴探险家不同的是，他有着精心的准备工作，并且对他所勘查过的洞穴的各个方面都有系统地记录，此外他还有惊人的体能与勇气。他最擅长的是探索垂直的深坑洞，1889年他成功地从一个213米深的竖井进入了马赛西南部的哈巴纳壶穴，鉴于当时的设备情况，这实在是一个壮举。

图1.5 索美塞特夏郡切达的考克斯钟乳石洞的内部洞室，由科·隆多拍摄，发表于约1850年（特雷弗·肖提供）

在计算坑洞的深度时，他首先读出洞底的气压，然后与地表的气压进行比较。他用钢卷尺测量每个新发现的洞穴的横向尺寸，并画出洞穴的草图。对于洞顶高度的测量，他使用了一个精妙的装置：他将丝线系在一个小纸气球上，然后将一个用酒精浸泡过的海绵悬挂在气球下方，点燃海绵，测量这个微型热气球牵着丝线上升的长度。马特尔还习惯性地记录地下空气和水的温度，以研究这些参数随着深度和季节的变化情况，并将数据积累成书卷，内容涉及洞穴地质、水文、气象、动植物。然而，他对洞穴科学的最大贡献大概是他关于地下水循环的研究，这项研究的起因是1891年他因饮用泉水而造成了尸碱中毒（译注：尸碱是尸体腐化分解后产生的多胺类化合物总称，可导致人体中毒）。大病初愈之后，他在灰岩落水洞附近倒入荧光染料来追踪泉水的源头。沿着相应的坑洞向下，他发现了污染泉水的死牛犊的腐烂尸体，他讽刺地称它为“小牛肉汤”。经过进一步的研究，他可以将“真泉水”与“假泉水”区分开来，“真泉水”来自于雨水的扩散循环，经由沿途的沙石清洁并过滤，而“假泉水”来自于落水洞的急流，洞中沿途石隙太大无法将杂质过滤掉。马特尔随后倡议要更严格地控制饮用水的源头，最终使得因伤寒而造成的死亡人数大大降低，这也使他获得了法国政府颁发的一枚金牌。

1895年，马特尔创办了法国“洞穴学协会”，他认为从前被当作一项体育运动或是怪异行为的“洞穴学”应当被公认为一门不折不扣的科学——“自然地理学的一个分支，就像研究湖泊的湖沼学、研究大海的海洋学一样”。作为一个多产作家，他编辑了他的学会通报《洞穴》（Spelunca），还写了许多关于他亲自探索洞穴的书籍。1907年法国科学院授予他物理学奖，1928年他被选为巴黎地理学会会长。他于1938年逝世，享年78岁，这个洞穴学界的伟大老人亲自勘查过近1500个洞穴，其中数百个都是未曾有人进入过的；他的技术革新设备已成为勘查其他洞穴的标准；最重要的是，他的执着与奉献精神为年轻的洞穴科学的发展与繁荣构建了框架。

与此同时，在英国，随着1892年约克郡漫步者俱乐部的成立，对于洞穴的系统记录也逐步开始。卡特里斯因兢兢业业地记录团队的发现成果而被尊称为“科学家”，受他的影响，团队成员们对他们所探索的洞穴展开调研，并记录下温度、海拔以及地理特征。

那个时代最大的勘查挑战就是可怕的加平深谷，它是因格尔博罗峰斜坡高处的一个壶穴，其垂降深度有110米，但是从未有人下去过。勘查的最大障碍来自于费尔河，冰水混合的河水在洞穴入口处形成瀑布飞奔而下，水花四溅，足以浇灭洞穴勘查者用来为下降照明用的火焰，也会将勘查者的大半个身体淹没。有个名叫约翰·伯贝克的当地人，在19世纪40年代，挖掘了一个沟渠将费尔河引入另一个水坑，之后他曾两次英勇地试图降落到坑洞里，但都失败了。他的第一次尝试几乎是致命的，当时他的绳索被一块岩石割断；在第二次尝试中，他成功下降到58米处的一块岩脊上，如今那个位置以他的名字命名。1895年，约克郡漫步者俱乐部的成员爱德华·卡尔弗特接受了这个挑战，他基本上已经准备好了下降使用的绳梯，而正在这时，马特尔应邀在国际地理学大会上对洞穴勘查方法进行完演讲之后，紧接着从伦敦赶到了当地。

作为一位名人，马特尔受到因格尔博罗庄园园主的鼓励去试一试这个伟大的坑洞，并且帮助他翻新和延伸伯贝克之前所挖的沟渠。1895年8月1日，在一大群热心观众面前，马特尔将绳梯系在一起，并将绳梯伸入到黑暗的坑洞中。当他在一个4米宽的竖井里向下爬时，他迅速被一团“几乎令人窒息的水气涡旋”包围，涡旋浸湿了他的衣服以及他用来与地面负责控制他安全的后备队员通讯的野外电话。瀑布向下延伸了两个40米的距离，他不得不从“大裂缝中喷涌而出的寒冷奔流”中往下降。他在伯贝克的岩脊上暂停了一会儿，解开一大盘绳索并固定在那里，接着他继续向未知的深处下降。16米之后，竖井的侧壁突然变宽，在一个约160米长、30米高的巨大洞穴的顶部附近，马特尔感觉自己好像一个钟摆一样摇来晃去。从开始下降到落到地面，他只用了23分钟，他习惯性地立刻对他的发现展开测量并画出草图。在1小时15分钟内，这个法国人深深沉醉于“狂风殿堂”的奇观中，在这个英国最大的地下洞穴顶部，费尔河翻滚着形成“一大片水气与光芒交织的雨云”。当然，马特尔心中也有一种博物学家的成就感，“最值得开心的是，我在英国人失败的地方成功了，而且是在他们自己的土地上。”

马特尔下降到加平深谷洞穴里的壮举得到了广泛宣传，也在英国其他地区唤起了洞穴探险的热潮。一群自称科恩多尔俱乐部的德比郡攀岩爱好者们开始探索该郡内以及更远处的洞穴。贝克尔是他们的精神领袖之一，他出生于萨默塞特（编注：位于英格兰西南部的郡），但在那时是英格兰中部地区的居民。他是一个生活丰富多彩且颇具影响力的人物，也是一位学者，后来成为伦敦大学图书馆学院的主任，但他对洞穴勘查有兴趣主要是为了运动。

大概就在这个时期，鲍尔奇，一位在萨默塞特韦尔斯县工作的年轻邮政工人，在伍基洞附近的鬣狗洞里发现了一个驯鹿角的碎块，给博伊德·道金斯教授（Boyd Dawkins，后被称为威廉姆爵士，Sir William）的工作带来启发，他立刻全身心地投入到有关门迪普地区的各种考古和化石洞穴遗址的研究中去。很快，鲍尔奇成立了韦尔斯博物与考古学会，并且开始进行各种收藏，最终建立了韦尔斯博物馆。1902年，贝克尔和他的同事们从德比郡来到门迪普，开展了一段长期并且硕果累累的合作，在此次合作中，许多门迪普的大型洞穴都被挖开并勘查。鲍尔奇和贝克尔都是多产作家，他们的出版物被传播了几十年，这也大大激发了20世纪初期人们对洞穴勘查的热情。一大批俱乐部开始出现，令人振奋的是，这些俱乐部将科学与运动方法相结合来进行洞穴勘查，这种格局一直延续到今天。出于科学动机的“洞穴学者”们仍然认为在探索初期他们依赖于洞穴探险运动者们，在较为艰难的地方他们往往需要运动者们的帮助。事实上，洞穴学者中的许多人本身就是洞穴探险运动爱好者，或在年轻时曾经是。另一方面，洞穴探险运动爱好者中极少数人是完全出于运动的目的，而对让他们可以进行这项运动的自然地物的来龙去脉完全不感兴趣的。这些运动爱好者还意识到，科学的认知可以增加他们找到更多洞穴的机会。

完全没被人类勘查过的地方在地球上已经很少见了，而在像英国这样的国家里已经没有了；但是洞穴仍然预示着全新的发现，或者至少带给人们这样的希望。大多数洞穴勘查者们想必常常梦想着有一天能够发现一个新的洞穴或是拓展一个现有的洞穴，并且第一个目睹洞穴中的奇观。如果说某个事物能够促使人们将洞穴探险作为一项运动，那么其中也往往包含着一份科学的好奇心，而大部分洞穴探险者会将运动与科学这两者以不同比例结合起来。

图1.6 加平深谷——主洞室内的瀑布从地表下落110米。照片由伊莱·辛普森拍摄于20世纪30年代（特雷弗·肖提供）

第二次世界大战之后的几年中，随着其他户外运动的兴起，洞穴探险的人群在世界许多地方大大增加。在英国，20世纪50年代至60年代，洞穴探险俱乐部数量激增，虽然其中一些俱乐部只是短暂存在过，但总体上人们对于洞穴探险一直维持着很高的热情。对于战后初期英国洞穴勘查最重要的一次发展应该是对南威尔士的开发，那里是一个主要的洞穴探险区。1936年之前，洞穴探险者竟然对那个区域完全没有兴趣，要知道波斯耶洞早在几百年前就被发现了，而且丹耶洞直至附近的瀑布也在1912年被发现并进行了勘查。1936年，来自约克郡和门迪普的经验丰富的洞穴探险者们第一次注意到了这两个洞穴，随后他们对这个地区的兴趣迅速增加。1939年二战的爆发令洞穴探索陷入了停滞状态，这令南威尔士对人们的吸引更加强烈。1946年南威尔士洞穴探索俱乐部成立，在短短几个月内，两名成员彼得·哈维和伊恩·尼克松便开辟出一条通往位于上塔威谷东部的著名的“黑泉洞穴”系统底部的路。最初，快速的勘查因为一连串的潜水坑（Sump，译注：被水淹没的水洞段）而终止。直到1966年对于洞穴顶部的挖掘才使得人们可以进入到黑泉洞穴二区（OFD II）这个巨大的迷宫中。在接下来的一年中，人们在洞穴系统内的新发现接二连三，洞穴的垂直范围被延伸到300米、总长度约40000米，使其成为英国最深最长的洞穴系统。（洞穴潜水员们曾将约克郡的伊赛深谷洞穴系统的各个部分连接起来，通道总长超过70000米，因而将它排在第一位。）

正如我们所看到的，洞穴科学在洞穴探险成为一项体育运动之前便已经开始了，尤其是对于洞穴的考古和古生物研究。早在19世纪中叶，在欧洲大陆和美国，人们已经开始深入研究洞穴生物，比如希阿特和帕卡德。后来受马特尔的影响，洞穴学的物理方面（地质学、地貌学和水文学）也在19世纪与20世纪之交建立起来。