데카르트 잠수부(Cartesian diver)는 부력의 원리(아르키메데스의 원리)와 이상기체 법칙(보일의 법칙)을 시연하는 고전적인 과학 실험 장치이다. 프랑스의 철학자이자 과학자인 르네 데카르트(René Descartes, 1596–1650)의 이름을 따서 명명되었으며, 데카르트가 이 장치를 발명했다고 전해진다. 다만 최초의 문헌상 기술은 이탈리아의 천문학자 라파엘로 마조티(Raffaello Magiotti)가 1648년에 출판한 저서 《물의 압축에 대한 확실한 저항》(Renitenza certissima dell'acqua alla compressione)에 나타난다.
실험 장치는 일반적으로 물이 채워진 밀폐 가능한 용기(예: 페트병)와 그 안에 들어가는 '잠수부' 역할의 작은 관으로 구성된다. 잠수부는 한쪽 끝이 열린 작은 관이나 스포이드 형태로, 내부에 공기가 일부 남아 있어 물에 거의 잠긴 상태로 표면에 떠 있게 된다. 용기의 벽을 눌러 내부 압력을 높이면, 파스칼의 원리에 따라 압력이 물을 통해 잠수부 내부의 공기로 전달된다. 공기는 압축 가능하지만 물은 압축되지 않으므로, 압력이 증가하면 잠수부 내부의 공기 부피가 줄어들고 대신 물이 더 많이 유입된다. 이로 인해 잠수부의 평균 밀도가 증가하여 아르키메데스의 원리에 따라 물속으로 가라앉는다. 압력을 해제하면 공기가 다시 팽창하여 잠수부가 떠오른다.
이 장치는 과학 교육용 실험으로 널리 사용되며, '물의 춤꾼'(water dancer) 또는 '물의 악마'(water devil)라고 불리는 장난감으로도 제작되었다. 유리로 만든 장식용 잠수부는 물속에서 회전하며 가라앉고 떠오르는 모습을 보여준다. 또한 이 원리는 액체의 압력을 측정하는 실용적인 용도로도 활용될 수 있다. 1950년대 미국에서는 시리얼 상자에 플라스틱 잠수부 장난감이 동봉되기도 하였으며, 1980년대에는 켈로그(Kellogg's)의 마스코트인 토니 더 타이거를 본뜬 '다이빙 토니'(Diving Tony) 버전이 제작된 바 있다.
잠수부가 물의 중간 깊이에서 정지 상태를 유지하는 것은 실제로는 불안정한 평형 상태에 해당한다. 잠수부가 아주 미세하게라도 위로 움직이면 수압이 감소하여 공기가 팽창하고 부력이 증가하여 더 빠르게 떠오르며, 반대로 아래로 움직이면 수압이 증가하여 공기가 수축하고 부력이 감소하여 더 빠르게 가라앉는다. 따라서 중간 깊이에서의 정지는 지속적인 압력 조절 없이는 유지하기 어렵다.
데카르트 잠수부는 부력, 밀도, 압력, 기체의 압축성 등 물리학의 기본 개념을 직관적으로 이해하는 데 유용한 교육 도구로, 초등학교부터 대학 수준의 과학 교육 현장에서 널리 활용되고 있다.
