這一切也許會顛覆你的認知，魚其實是可以在空氣中呼吸的，人也可以在水中呼吸。下雨天魚兒會浮頭甚至跳出水面，就是因為水中氧氣不足，跑空氣中來呼吸。
呼吸的原理是什麼？
不管是魚還是人，呼吸的器官雖然不同，但原理其實是一樣的，就是氧氣和二氧化碳的擴散現象，這是一個基於分子熱運動的輸運現象，是分子透過布朗運動從高濃度區域(或高化勢)向低濃度區域(或低化勢)的運輸的過程。
上面這段話也許太過於學術，我可以舉一個簡單的例子來幫助大家理解。
看下面這兩杯子，首先我們在左邊杯子裡面倒入礦泉水，然後再倒入藍色墨水，這個時候墨水跟礦泉水還是涇渭分明，下面墨水濃度高，上面濃度低。
但是靜止一段時間以後，藍色墨水最終會變成右邊模樣，和礦泉水完全融合在一起，這個原理就是就是分子的擴散原理，分子總是會從濃度高的地方像濃度低的地方擴散。
明白了擴散原理接下來我們再來看魚的呼吸，大家都知道，魚主要的呼吸器官是鰓。
鰓位於魚的口咽腔兩側，由鰓弓、鰓耙和鰓絲組成。魚一般有5對鰓弓，內緣是鰓耙、外側2個對列的鰓片，鰓片由無數的鰓絲排列構成。
鰓絲呈紅色，因為表面有許多的毛細血管，這些血管裡的血流方向與水流方向相反。這導致血液裡面的氧氣濃度總是低於在其旁邊流動的水中的氧氣濃度，而二氧化碳的濃度則高於水中的濃度。
那根據我們前面講的擴散原理，水中的高濃度氧氣就會透過血管薄壁擴散到血液中，而二氧化碳則會從血液往水中擴散，這就是魚的呼吸。
為了增大與水的接觸面，提高氣體交換效率，每條鰓絲又生出許多突起的鰓小片。
人類的原理也一樣，只不過氧氣擴散的場所（呼吸器官）從鰓絲變成了肺泡而已。
所以從原理上來講，只要某種流體在經過呼吸器官的時候，流體中富含的氧濃度比血液中的高，二氧化碳濃度比血液中的低，那就可以正常呼吸，不管這種流體到底是液體還是氣體。
下雨天魚為什麼會浮頭？
還在兒童時期，家裡的長輩就會教授給我們一些可以預測天要下雨的自然現象，例如螞蟻搬家、燕子低飛，而魚兒浮頭，也是其中非常典型的一個現象。
那麼下雨天魚兒為什麼要浮頭呢？這是因為氧氣在水中的溶解度受到大氣壓的影響的，大氣壓越高，氧氣溶解度也就越高，反之氣壓越低則溶解度也越低。
下雨天大氣壓降低，導致水中的溶氧量變小，魚在水中呼吸得不到足夠的氧氣，所以只能浮到水面從空氣中來獲得充足的氧氣。
當然魚兒浮頭也不一定都是要下雨，一些水域中水藻大量滋生，搶走了魚呼吸所需要的氧氣，水質變差，也會出現魚兒浮頭甚至大量死亡的現象，所以養殖廠對於魚浮頭現場非常重視，著很有可能是一個危險的訊號。
既然魚可以從空氣中呼吸，那為什麼上了陸地會死亡？
魚確實可以在空氣中呼吸，但是魚上了陸地，也確實會窒息而死。這句話好像是自我矛盾，但實際上並沒有問題。
前面講過，鰓絲的結構使得它展開以後的表面積非常大，可以提高從水中獲取氧氣的效率。
但是離開水以後，大多數魚的鰓絲會黏連在一塊，接觸空氣的面積就變得非常小，儘管接觸到空氣的鰓絲仍然可以呼吸空氣，但是因為接觸面積小，導致攝入的氧氣量不足。另外魚在水中可以不停地吞嚥水從鰓排出去，而在空氣中做不到，導致空氣流動也少。
在民間有一種神奇的“弓魚術”，可以讓魚兒離開水以後依然存活好幾個小時甚至是一兩天，因為弓魚的腮蓋是開啟的，鰓絲也是炸開的，接觸空氣的面積很大，魚就可以順暢地完成呼吸。
同樣，人也可以在水中呼吸。
人類有很多夢想，夢想自己能像鳥兒一樣在天空中翱翔，也夢想能像魚兒一樣在水裡暢遊。
在天空中飛翔，如今很多人透過飛機也許已經實現了，但是在水裡暢遊並自由呼吸，好像並沒有多少人聽說過，但科學家們實際上也一直在做這方面的研究。
早在二戰之前，關於液體呼吸的研究就已經被提了出來，不過真正開始相關研究還是在20世紀50年代。最早使用的呼吸液體是含氧鹽溶液，在約翰尼斯·克萊斯特拉博士的首次試驗之中，實驗動物在溶液中最長呼吸了一個小時，雖然最終還是死亡了，但死亡的原因並非窒息，因為呼吸過程所產生的二氧化碳無法順利排出，最終在體內堆積引起酸中毒。
後來研究者克拉克和戈蘭將呼吸液體改良換成了全氟化碳，這種液體的氧氣和二氧化碳儲存量可以達到水的20倍，他們在小白鼠和小狗身上進行了實驗，在長達20小時的實驗過程中沒有一隻動物出現不適。受到了克拉克和戈蘭的啟發，1969年到1975年之間，克萊斯特拉博士又對呼吸液進行了改良，並開始了人類實驗。
最先接受液體呼吸實驗的是一位名為法爾克的美國海軍潛水員，實驗過程非常順利，且沒有出現任何不適，只可惜在實驗過後清除肺部液體時出了問題，導致他患上了肺炎。
此後，關於液體呼吸的研究一直在不斷推進，也進行過很多相關實驗，不過在水中呼吸首先要克服窒息感，這是人的一種本能，沒有經過專業訓練很難實現。而且長時間在液體中呼吸也非常費力，甚至有人在實驗中因為呼吸用力過猛而出現了扭傷和骨折。所以理論上，液體呼吸是可行的，但是距離正式應用還有一定的距離。
研究液體呼吸的意義，不僅在於潛水，還可以應用於醫療領域，因為對於很多肺部疾病而言，口服和注射給藥遠不如直接呼吸含藥液體更加直接有效。
結語
其實生活中有很多司空見慣的常識和經驗，如果你保持充分的好奇心，經過研究以後也許就會發現背後的真相竟然會顛覆你的固有認知，一草一木，一山一石，皆是如此。
這，也許就是這個世界的魅力所在吧。
關鍵詞
氧氣
就是
鰓絲
水裡
空氣中