這是準備寫到某科普專欄的文章草稿....

海洋佔了地球表面的70%，平均深度約3700M，概略估計一下就可以知道在地球表面生物可以活動的空間中，『水下』的世界比『水上』的世界大上很多倍！但是要探索甚至生活於水下世界必須先面對一個極大的環境差異，就是光線與聲音的角色互換！

談到光線，包括各種電磁波，如無線電、微波、紅外線、紫外線或X光等等，可以自由穿梭於大氣層以及宇宙的真空中，我們其實是靠著它們傳遞的資訊才能隨時瞭解與掌握我們生活的環境。簡單說，光線是我們可以『看到』世界的主要媒介，有了它們，在近處可以看到東西；遠處可以用無線電波通訊；即使在夜間都還可以用紅外線有限度的『看到』許多東西。

但是在水下的世界，由於物質密度是空氣的千倍以上，擁擠的物質粒子會使電磁波迅速被吸收或散射，即使是我們認為很『透明』的純水都是如此。因此各種光線，包含高或低頻的電磁波都只能穿透約數十公尺。所以在水下即使有再好的視力都看不到遠處，也絕對無法拍攝類似『遠山含笑』的風景照片。

幸好在水裡有另一種媒介可以大致取代光線的作用，就是聲音！聲音是藉著物質之間的壓力波傳遞的能量，物質越緊密傳遞效率越好，這剛好與電磁波相反！在大氣中因為空氣分子非常疏鬆，聲音其實傳遞效率欠佳，傳遞速率約每秒340公尺，而且衰減很快，一般人即使聲嘶力竭的大喊也很難傳到100公尺以外。相對的，在質量分佈相當緊密的水體中，音速可以達到每秒1500公尺，衰減程度更只有空氣中的百分之一。換言之，如果我們可以直接在水裡發聲，就可以將聲音以大約空氣中五倍的速度傳到預定距離的一百倍之外！

即使如此，聲音探索環境以及通訊的能力還是遠遠不如電磁波的！首先是光速一秒鐘走3*10⁸公尺，就是30萬公里，音速只有1.5公里。我們操作以光速為基礎的探測或通訊時通常不需考慮時間差，雷達波掃瞄並不需要等個幾秒鐘才能看到敵機；但是用聲納偵測數公里外的潛艦就會需要等個幾秒。

另一方面，根據物理原理，不論是電磁波或聲波，探測用的波長與可以探測的東西大小是相關的！一個波長一公尺的小波浪撞擊到一艘船的反應是反彈，由觀察反射波我們就可以知道前方有個目標(船隻)；相對的，如果波長是100公尺，對於多數船隻來說，波浪會直接穿過船體下方，不會有顯著的反射波，所以我們也就『看不到』這艘船了！所以雷達波(波長數十公分)可以偵測到戰鬥機，數十公尺的無線電波就偵測不到任何飛機了！

在水下世界聲波波長(頻率)的選擇限制很大，高頻(短波)的震動表示分子單位時間內往復摩擦的次數高，能量衰減快，實務上聲納常用頻率不高於500kHz(以200kHz最多)，因為更高頻的聲波通常傳不到100M的距離，欠缺實用價值。根據『波速=波長×頻率』的公式，200kHz的波長約0.75公分，要用這種波長『看清楚』龍蝦的觸鬚是不可能的！這與可見光的超短波長(約10^-7M)不可同日而語。

除此之外，我們也知道大氣中如果因為溫度變化，使光線產生折射會出現海市蜃樓的現象，光線不會完全直線進行。在水下世界這種折射現象事實上更為明顯，也使得我們使用聲波測得的資訊會扭曲的更厲害。

總而言之，水下世界的遙測媒介必須從電磁波轉為聲波，用聲音『看到』的水下世界必然與我們習見的電磁波影像大不相同，也還有太多必須探索研究的空間。因此，用『聲音』看世界的技術仍是水下科技的主要研究方向。