完美浪潮扑面而来(2016)

很久以前，我住在加利福尼亚州的圣克鲁斯。几乎每天早上，我都会穿上潜水服，从车库里拿起冲浪板，朝我家几个街区外的岩石悬崖走去。我会沿着一条陈旧的小路下到下面的海洋，划船去休息，花几个小时被海藻床和吠叫的海狮包围，捕捉海浪，感觉振奋，漂浮在我的冲浪板上，远离陆地上的麻烦。

那些日子已经一去不复返了。我现在有了一个家庭，并且已经在纽约市一般没有海浪的地区生活了很多年。但在2016年的一天，我突然又感觉到了那种古老的饥饿。我想跑到车库去拿一块冲浪板。这都是因为我在网上看到的一股浪潮。而且不是普通的波浪。它昂首挺胸，飞快地走进来，剥开左边的皮，嘴唇抛出诱人的水滴，然后向前拱起，一片纯净的、阳光斑驳的水折叠在自己身上，形成了一个完美的桶。这个桶一直不停地往前走。

海浪的形状和大小只是其奇观的一部分。在加利福尼亚州中部一个700码长的孤立人工湖上，它在内陆110英里处破裂。这是11届世界冲浪冠军凯利·斯莱特的梦想项目，终于实现了。在航天工程师的小小帮助下。“我百分之百肯定，我们的团队创造了有史以来最好的波浪，”斯莱特在视频中说，这段视频很快就在网上疯传。“这是一个技术怪胎。”

与其说是怪胎，不如说是自然界的一面科技镜子。近年来，由于传感和计算能力、机器人技术和机器工程的进步，人类在所有运动领域模仿自然的能力都出现了爆炸性增长。这些工具一起让工程师们可以测量和复制我们曾经认为只有神灵才能召唤出来的现象。在麻省理工学院，工程师们制造了假肢，这种假肢使用齿轮和金属部件来精确模拟腿部数百块骨骼、韧带和肌腱每走一步相对于彼此的运动方式。在哈佛大学，他们建立了昆虫飞行的模型，并试图制造能够复制大黄蜂的能源效率的扑翼微型无人机。现在，这是凯利·斯莱特的波浪。

斯莱特和他的工程师没有透露他们是如何建造波浪的。他们拒绝了我的采访请求。“目前，我们处于低调状态，”凯利·斯莱特波浪公司副总裁诺亚·格里米特在一封电子邮件中解释说。但不管怎样，我还是去了加州采访其他波浪工程师、企业家和海洋学家。我了解到，人工波浪业务的竞争就像在当地海滩上好好休息一样。战利品将被奖励给普罗米修斯的工程师，他们将海洋和风的动力学转化为计算，最终形成完美的海浪。

我站在加利福尼亚州索拉纳海滩的悬崖上，和布鲁斯·麦克法兰(Bruce McFarland)站在一起，他是一家名为美国波浪机器(American Wave Machines)的公司的首席执行官，正凝视着太平洋。麦克法兰(McFarland)戴着一副红色太阳镜和一顶报童帽，是一个略显面团、晒得很晒的冲浪者，他专注地盯着远处一个崎岖的露头附近的一片空水。“那下面叫‘布鲁斯的左翼’，”他指着一个比鸭塘还平坦的地方说。“它每隔一段时间才会断一次。但当它这样做的时候，…“。

麦克法兰没必要说完。我可以猜到他想要的是哪种最高级的词，他脑海中浮现的桶装液体能量的图像。麦克法兰和我已经谈论了几个小时的海浪--是什么造就了海浪，为什么有些海浪比其他海浪要好，驾驶海浪是什么感觉。还有为什么大约20年前，麦克法兰在航空航天行业留下了一份完美的职业生涯，为一家国防承包商建造战斗机和宇宙飞船的计算机模拟，以制造波浪机。

海浪的形状和大小只是其奇观的一部分。它在内陆110英里处破裂。

在20世纪90年代，麦克法兰遇到了一位名叫汤姆·洛克特菲尔德(Tom Lochtefeld)的企业家，他为一种他称为FlowRider的设备申请了专利。(他们的合作关系没有持续下去：麦克法兰离开公司后，洛克特菲尔德以专利侵权为由起诉他，但未获成功。)。该装置的工作原理是将水喷射到倾斜的橡胶垫子上，形成一层薄薄的液壁，可以用一种名为“Flowboard”的改进型冲浪板“冲浪”。当然，在游泳池的橡胶垫子上没有鳍的小木板上保持平衡，离掉进5英尺高的大海还有很长的路要走。我在游轮上试过一次。当然，这很有趣。但感觉不太像冲浪。现在麦克法兰和洛克特菲尔德也是一名冲浪运动员，他们决心创造一些更接近真实的东西。

你是怎么开始的？麦克法兰说，答案就是在风中飘荡。在遥远的太平洋，风会亲吻海洋表面，产生小小的涟漪。在下面，海洋将保持平静和不可调和。但在表面上，水分子会相互碰撞，就像数千个相距几厘米的微型主球在绿色的毛毡台球桌上排成一排。随着每一次碰撞，向前运动的分子的推力和方向都会发生变化，随着重力的作用，它们将以完美的360度弧形移动，这就是所谓的“轨道运动”。在这个过程中，它们的大部分动量和能量将传递给它们前面形式上静止的分子。这些分子会撞到他们前面的分子上，而这些分子又会撞上下一个排队的分子。推动这种分子级交通堆积的能量将沿着链条继续下去，导致海水在海洋中起伏不定。普雷斯托，挥手。

斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institute Of Ocean)的海洋学家肯尼思·梅尔维尔(Kenneth Melville)后来告诉我：“表面波和许多种类的波最重要的方面之一是，它们传递能量，而不转移质量。”换句话说，单个的水分子不会走得很远。但是推动它们的能量可以从地球的一端传播到另一端。

风在其上产生波浪的空地(冲浪者将其长度称为“冲浪”)是产生可冲浪波浪所需的最后要素。每当水面与风成一定角度上升时，风就会吸收更多的能量。在开阔的空间上，多个较小的涟漪也可以结合在一起形成较大的涟漪。随着更多的时间和空间，波浪的大小和能量也在增长。

当波浪穿过海洋时，它的能量不仅向前传播，还向下传播。这种类似台球式的动量转移导致更深处的水分子在指数级的小圆圈中运动，直到动量在水的最深处消散。

冲浪不是应该是神秘的，不可预测的，最重要的是基本的和自然的吗？

但是在较浅的水中，运动的水颗粒在所有的能量还没有消散之前就开始撞击坚硬的底部。波浪能量在接近海岸时集中起来。在水面上，水开始上升，直到变得如此陡峭，以至于它倾倒并折叠在自己身上。它是底部的形状，轮廓，以及它们是如何推动能量上升的，这决定了波浪的形状。以直角倾斜的渐变坡度会产生轻轻剥落的波浪。一个更戏剧性的坡度会导致它更快地破裂。

这就是为什么麦克法兰在眺望布鲁斯的左边，想象着可能性时，眼睛里会闪耀着那种光芒-不仅是为了即将在海湾破裂的壮丽海浪，也是在他梦想的波浪公园。

麦克法兰的工作室位于索拉纳海滩主要商业区远端一个不起眼的写字楼公园的一层。到目前为止，他的核心业务一直是一种名为SurfStream的紧凑型技术，这种技术可以产生更类似于你在河口冲浪的“静态”波浪。海浪不会向前移动，你可以在原地冲浪。但其紧凑的尺寸使其在室内居住更便宜，更容易销售。冲浪足够好，两个波浪公园-纳舒亚、新汉普郡和魁北克-使用他的技术举办室内比赛。

几年前，麦克法兰与工程公司flometrics的首席执行官、航空航天工程师史蒂夫·哈林顿(Steve Harrington)合作举办了一场展览，展示了海啸大规模排水量引起的海浪与在开阔海洋上形成的那种风浪之间的差异。两人开始谈论海浪和冲浪公园。工程师告诉他：“所有这些波浪水池的问题是它们不会产生真正的波浪。”“水槽里的水也朝岸边流去，但是在波底的海洋里，水是朝你来的。因此，海洋中的动力比冲浪池中的动力要强烈得多。“。

麦克法兰开始研究一种他现在称为PerfectSwell的浪潮，它在纽约州北部的一个公园首次亮相。(PerfectSwell系统在俄罗斯索契的一个度假胜地和新泽西草场的一个新开发项目签约。)。使之成为可能的工具是一个平淡无奇的工具：计算机。更具体地说，它是指那台计算机能用麦克法兰的程序做什么。它们基于算法，考虑了影响流体运动的各种因素：水的固有温度、空气的环境温度、重力、气压、海拔、与水粘度相关的内耗，以及包围波浪池本身的空间和边界。

他按下一个按钮，空气发出一声巨大的呼呼声，一大块，一个完美形成的波出现了。

麦克法兰敲击键盘，调出一个名为“SW4水上公园斜坡剥落波浪”的文件。在他的屏幕上，出现了一个虚拟的波浪池，由一片平静的蓝色表示。一道彩虹色的波浪在屏幕的一端升起，随着它的移动变得越来越大，它的凝胶状的物质在表面上荡漾，直到它自己柔和地卷曲起来。这是一个5英尺7英寸的波浪运动的模拟，它提供了14秒的乘车时间。麦克法兰说：“PerfetSwell会掀起一股剥落的浪潮，但我们也会达到顶峰。”“我们制造泥泞的波浪和滚滚的波浪。这一切都只需按一下按钮。“。

在房间的另一边，是一个完美Swell的十二分之一比例的模型。麦克法兰的模型波池长约8英尺，宽约5英尺，充满了大约半英尺的水，能够将麦克法兰屏幕上的虚拟水转化为精确校准的现实世界运动。他按下一个按钮，空气发出一声巨大的呼呼，一大块，一个完美形成的波浪从微型波池的一边冒出来，当它移动到另一边时，它完美地剥开了皮。

在游泳池的后面是充满水的房间。当压缩空气涌入房间时，它会以向下的角度将水推入后墙。当水分子撞击墙壁时，它们会从墙上反弹，以类似于开阔海浪中水分子的圆形粒子运动的方式旋转。这些分子就像休息时的主球一样敲打着它们的邻居，波浪从房间里射出，在池子里泛起涟漪。

Lochtefeld在洛杉矶共同创建了西海岸第一个水上主题公园，名为Raging Waters。他领导着一家名为Wave Loch的公司，该公司的FlowRider波浪池安装在世界各地。他开发了一种新的波浪技术SurfLoch，他计划将其安装在荷兰鹿特丹的一条运河和英国布里斯托尔的一个650英尺长的游泳池里。洛克特菲尔德解释说，自然在很大程度上是他的蓝图。

“打捞的时间越长，风越大，浪就越大，”他说。SurfLoch模拟了这一过程，使用巨大的鼓风机将水推入定制的沉箱中，形成波峰，然后通过沉箱将水吸入，形成波谷。这种波动能量从沉箱流入池子。“一旦能量流传输到池子里，”洛克滕菲尔德说，水在底部的一个定制设计的礁石上流动，就会激起“冲浪者喜欢的桶状波浪”。

最雄心勃勃的户外冲浪公园之一是威尔士北部的冲浪斯诺多尼亚(Surf Snowdonia)。这是一个有着等高线底部的人工湖，它产生了三种不同类型的波浪，有些超过6英尺，乘坐时间长达18秒。波浪设计属于一家名为Wavegarden的西班牙公司，是用“水动力波箔”产生的，这是一种用电动轨道拖到水下的扫雪机形状的装置。

研究过这段视频的专家说，这就是斯莱特波中可能使用的技术。马达沿着水下轨道拖着一只翼形的水翼。这种运动提升了水，而设计的箔片和湖底的轮廓将所有的液体雕刻成了波浪。罗切费尔德说，在冲浪运动员斯蒂芬妮·吉尔摩(Stephanie Gilmore)在斯莱特波上骑着长管的镜头中，水翼似乎在以一定角度拉水。他说：“当水向岸边移动时，这会赋予它一定的轨迹。”“这是一个很难捕捉的波浪，因为水是以一定角度移动的，而你正被吸进桶里。所以你必须非常快地抓住它。“。

Lochtefeld说，“当你知道自己在做什么的时候，制造让冲浪界如此着迷的桶并不困难。”许多业内人士似乎对此表示赞同。一位投资海浪公园的欧洲投资者说：“从冲浪者的角度来看，我们说，‘哇，这真是太棒了，这是一个很大的海浪，比我们看到的还要大，而且是空的！’”他要求不具名，因为他的新项目正在开发中。“但我们对他能够做到这一点并不感到惊讶。”人工波浪行业的人说，现在工程师们已经从大自然母亲那里学到了所有他们能学到的东西，现在的挑战是找到数百万美元，让公园对各种技能的冲浪者都有吸引力。至少，这是斯莱特不再需要担心的事情。2016年，美国《彭博商业周刊》爆出消息称，经营专业旅行团的世界冲浪联盟(World Surf League)的所有者收购了斯莱特的Wave公司。

斯莱特的海浪引起了比以往任何时候都更多的关于人造海浪的议论。它牵扯着相互竞争的冲动，冲浪者们一直在文章和博客中对此进行辩论。他们喜欢人造海浪的能量和桶。但冲浪就是置身于大海的怀抱中。关于这项运动的未来，这项新技术意味着什么，有一些亵渎和令人担忧的东西。冲浪难道不应该是神秘的，不可言喻的，不精确的，不可预测的，最重要的是基本的和自然的吗？一个人造波浪，即使有完美的形状，也永远不会接近实现这一目标。但是如果附近开张的话我会冲浪吗？见鬼，是的，我会的。这甚至不是一个问题。