L（左） 很久以前我住在加利福尼亚州的圣克鲁斯。 几乎每天早上，我都会穿上一件湿衣服，从车库里抓出冲浪板，前往离我家几个街区远的岩石悬崖。 我会沿着一条破旧的小路来到下面的大海，划着船去休息，在海带床和海狮吠叫的周围度过几个小时，捕捉海浪，感到兴奋，然后浮在我的船上，远离陆地上的麻烦。
那些日子一去不复返了。 我现在有了一个家庭，多年来一直生活在纽约这个通常没有波浪的地方。 但几个月前，我突然又感到了那种古老的饥饿感。 我想跑到车库拿块木板。 这都是因为我在互联网上看到的一个浪潮。 不仅仅是任何波浪。 它头高高的，很快就进来了，左边剥皮了，嘴唇在向前拱起之前甩出诱人的水滴，一片新鲜的、阳光照射下的水折叠在自己身上形成一个完美的桶。 一个不断前进的桶。
波浪的形状和大小只是其奇迹的一部分。 它在加州中部一个长达700年的人工湖上冲向内陆110英里。 这是11届世界冲浪冠军凯利·斯莱特的梦想项目，并取得了成果。 在航空航天工程师的帮助下。 斯莱特在视频中说：“我百分之百地肯定，我们的团队创造了有史以来最好的波浪。”视频很快就传开了。 “这是一个技术怪胎。”
查看视频 与其说是怪胎，不如说是大自然的技术镜子。 近年来，在传感和计算能力、机器人技术和机器工程方面的进步推动下，人类在所有运动领域模仿大自然的能力急剧增强。这些工具使工程师能够测量和复制我们曾经认为只有上帝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，这些假肢使用齿轮和金属部件来精确模拟腿部数百块骨头、韧带和肌腱在每一步中相互移动的方式。 在哈佛大学，他们已经建立了昆虫飞行的模型，并正在试图构建能够复制大黄蜂能量效率的扑翼微型机器人。 现在是凯利·斯莱特的波浪。
斯莱特和他的工程师并没有说明他们是如何建造波浪的。 他们拒绝了我的采访请求。 Kelly Slater Wave公司的副总裁诺亚·格里米特（Noah Grimmett）在一封电子邮件中解释道：“目前，我们在低调行事。”。 但我还是去了加利福尼亚州，采访了其他波浪工程师、企业家和海洋学家。 我了解到，人工波浪业务就像在当地海滩休息一样竞争激烈。 这些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，最终形成完美的波浪。
对 现在，我站在加利福尼亚州索拉纳海滩的悬崖上，与一家名为美国波浪机器公司的首席执行官布鲁斯·麦克法兰一起凝视着太平洋。 麦克法兰（McFarland）是一个略显肥胖、晒着日光浴的冲浪者，戴着一副红色太阳镜和一顶报童帽，专注于远处一片陡峭露头附近的空旷水域。 他指着一个比鸭子池塘还要平坦的地方说：“那下面叫‘布鲁斯左撇子’。”。 “它只是偶尔断裂。但当它断裂时……”
麦克法兰不必完成。 我能猜出他想要达到的最高境界，他脑海中浮现出的桶装液体能量的画面。 麦克法兰和我谈论海浪已经有几个小时了——是什么造就了海浪，为什么有些海浪比其他海浪好，以及乘坐海浪的感觉。 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，为一家国防承包商建造战斗机和航天器的计算机模拟，以建造造波机。
波浪的形状和大小只是其奇迹的一部分。 它在内陆110英里处断裂。
20世纪90年代，McFarland遇到了一位名叫Tom Lochtefeld的企业家，他为一种名为FlowRider的设备申请了专利。 （他们的合作关系并没有持续多久：麦克法兰离开公司后，洛赫特菲尔德（Lochtefeld）以专利侵权为由起诉他，但没有成功。）该装置的工作原理是将水射向一块倾斜的橡胶垫，形成一层薄的液体壁，可以用一种改进版的冲浪板“flowboard”“冲浪”。当然， 在一块没有鳍的小木板上保持平衡，在游泳池的橡胶垫上保持平衡距离落水在5英尺深的海洋里还有很长的路要走。 我在游轮上试过一次。 当然，这很有趣。 但这感觉不太像冲浪。 现在，麦克法兰（McFarland）和同样是冲浪运动员的洛赫特菲尔德（Lochtefeld）决心创造更接近真实的东西。
你是怎么开始的？ 麦克法兰说，答案是随风飘扬。 在遥远的太平洋，风会亲吻海面，产生小涟漪。 在下面，大海将保持平静和无情。 但在表面上，水分子会相互碰撞，就像在一张绿色的毛毡台球桌上，数千个相互间隔几厘米的微小球杆球一样。 每次碰撞时，向前运动的分子的推力和方向都会改变，当重力作用时，它们将以一个完美的360度弧线运动，称为“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的正式静止分子。 这些分子会撞向前面的分子，然后撞向排成一行的下一个分子。 这种分子水平的交通拥堵所需的能量将继续沿着链条往下流，导致海水在海洋中起伏。 普雷斯托，一个波浪。
苏尔夫站起来了： 布鲁斯·麦克法兰是人造波浪的先驱，他负责监督四年前在秘鲁完工的La Ola Moviestar冲浪公园的建设，该公园以他的定制波浪SurfStream为特色。 美国波浪机 斯克里普斯海洋研究所的海洋学家肯尼斯·梅尔维尔后来告诉我：“表面波和多种波最重要的一个方面是，它们传递能量而不传递质量。”。 换句话说，单个的水分子不会走得很远。 但是移动它们的能量可以从地球的一边传到另一边。
风在其上产生波浪的开阔空间，冲浪者将其长度称为“抓取”，这是形成可冲浪涌浪所需的最后一个要素。 每当水面与风成一定角度上升时，风就会注入更多的能量。在开阔的空间上，多个较小的涟漪也可以结合起来形成较大的涟波。 随着时间和空间的增加，波浪的大小和力量也在增加。
当波浪穿过海洋时，它的能量不仅向前传播，而且向下传播。 动量的池-桶式传递使较深深度的水分子以指数级较小的圆周运动，直到动量在水的最深处消散。
冲浪不应该是神秘的、不可预测的，尤其是自然的吗？
但在较浅的水中，移动的水粒子在所有能量消散之前就开始撞击坚硬的底部。 当波浪接近海岸时，能量被集中。 水面以上的水开始上升，直到它变得如此陡峭，以至于倾覆并自行折叠。 决定波浪形状的是底部的形状、轮廓以及它们如何向上推动能量。 倾斜成直角的缓坡会产生轻微的剥落波。 一个更大的坡度会导致它更快地断裂。
这就是为什么麦克法兰（McFarland）看着布鲁斯的《左翼》（Left），想象着可能发生的事情时，他的眼睛里闪耀着光芒——不仅是因为海湾即将掀起的壮丽海浪，还有他梦想中的波浪公园。
苏尔夫市： 如魁北克绿洲冲浪运动所示，美国波浪机器公司（American Wave Machines）设计的这种人造波浪能够产生足够的形状和速度来举办专业冲浪比赛。 美国波浪机
M（M） cFarland的工作室位于索拉纳海滩主要商业区远端一个普通办公园区的一层。 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，它可以产生一种“静态”波浪，更类似于你在河口冲浪时所产生的波浪。 波浪不向前移动； 你在原地冲浪。 但其紧凑的尺寸使其室内住房更便宜，也更容易销售。 海浪足够好，纳舒亚、新罕布什尔和魁北克两个波浪公园最近利用他的技术举办了室内比赛。
几年前，麦克法兰与一家工程公司Flometrics的首席执行官、航空航天工程师史蒂夫·哈林顿（Steve Harrington）合作举办了一个展览，展示了海啸大规模排水引起的海浪与在公海上形成的风浪之间的差异。 两人开始谈论海浪和冲浪公园。 “所有这些波浪池的问题是它们不会产生真正的波浪，”工程师告诉他。 “海槽处的水也向海岸流去，但在波浪底部的海洋中，水正向你流去。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（McFarland）开始致力于开发一种他现在称之为PerfectSwell的波浪，该波浪首次在纽约州北部的一个公园亮相。（俄罗斯索契（Sochi）的一个度假村和新泽西草地（New Jersey Meadowlands）的一项新开发项目正在建设PerfectSwill系统。）使其成为可能的工具是一种平凡的工具：计算机。 更具体地说，这是计算机可以用麦克法兰的程序做什么。 它们基于各种算法，这些算法考虑了影响流体运动的无数因素：水的固有温度、空气的环境温度、重力、气压、海拔、与水的粘度相关的内耗，以及包围波池本身的空间和边界。
他按下一个按钮，空气呼啸而过，发出一声巨响，一个完美的波浪出现了。
麦克法兰敲击按键，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，由平静的蓝色表示。 彩虹色的波浪在屏幕的一端升起，随着它的移动而变大，它的凝胶状物质在表面上荡漾，直到它自己轻轻卷曲。 这是对5'7“波浪运动的模拟，可提供14秒的骑行时间。 麦克法兰说：“PerfectSwell会产生剥离波，但我们也会产生峰值。”。 “我们制造出糊状的波浪和滚滚的波浪。这一切都是一键完成的。”
在房间的另一边，是一个十二分之一比例的PerfectSwell模型。 麦克法兰的模型波浪池长约8英尺，宽约5英尺，充满约半英尺的水，能够将麦克法兰屏幕上的虚拟水转换为精确校准的真实世界运动。 他按下按钮，空气呼啸而过 卡松克 一个完美形成的波浪从微型波浪池的一侧出现，并在向另一侧移动时完美剥离。
游泳池后面是充满水的房间。 当压缩空气涌进腔室时，它将水以向下的角度推入后壁。 当水分子撞击墙壁时，它们会从墙上反弹，以类似于开放海浪中水分子的圆形粒子运动的方式旋转。 这些分子像中场休息时的主球一样敲打着邻居们，波浪冲出房间，在泳池中荡漾。
无尽的夏天： 在威尔士的Surf Snowdonia，冲浪者可以驾驭由“水动力波翼”产生的波浪，该波翼是一种雪犁形状的装置，在水下的电动轨道上拖动。 波浪花园
L（左） 奥赫特菲尔德（ochtefeld）在洛杉矶共同创建了西海岸第一个水上主题公园，名为“愤怒的水域”（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英尺深的水池中。 洛赫特菲尔德解释说，自然在很大程度上是他的蓝图。
他说：“风刮得越长，风力越强，浪就越大。”。 SurfLoch模拟了这一过程，使用大型鼓风机将水向下推入定制的沉箱，使波浪达到顶峰，然后通过沉箱将水吸上来，形成波谷。 这种波动能量从沉箱流入水池。 洛赫滕菲尔德说：“一旦能量流被传输到水池中，海水就会越过底部定制的礁石，激起冲浪者喜欢的“滚波”
威尔士北部的surf Snowdonia是最具野心的户外冲浪公园之一。 这是一个人工湖，湖底轮廓分明，可以产生三种不同类型的波浪，有些浪高超过6英尺，游乐时间长达18秒。 波浪设计属于一家名为Wavegarden的西班牙公司，由一种“水动力波翼”（hydrodic Wavefoil）产生，该波翼是一种雪犁形状的装置，在水下的电动轨道上拖动。
研究过该视频的专家表示，这可能是Slater浪潮中的技术。 汽车沿着水下轨道拖曳一个翼形水翼艇。 这一运动抬升了水面，而设计好的箔片和湖底轮廓将所有液体雕刻成波浪。 罗切特菲尔德说，在冲浪运动员斯蒂芬妮·吉尔摩（Stephanie Gilmore）在斯莱特浪上乘坐长管的视频中，水翼艇似乎在以一定角度拉动水面。 他说：“当海水向海岸移动时，这赋予了它一定的轨迹。”。 “这是一个很难捕捉的波浪，因为水在以一定角度移动，而你正被吸入桶中。所以你必须很快抓住它。”
洛赫特菲尔德说，制作让冲浪社区如此着迷的木桶“当你知道自己在做什么时并不难”。业内许多人似乎都同意这一观点。 “从冲浪者的角度来看，我们说，‘哇，这太棒了，这是一个伟大的海浪，它比我们所看到的要大，还要低！’”一位海浪公园的欧洲投资者说，他要求在他的新项目正在开发中时不要透露姓名。 “但他能做到这一点我们并不感到惊讶。”现在，工程师们已经从大自然母亲那里学到了一切，人造波浪行业的人说，面临的挑战是找到数以百万计的资金，使公园对所有技能的冲浪者都具有吸引力。 这是斯莱特至少不再担心的事情。 六月， 彭博商业周刊 报道称，经营专业旅游的世界冲浪联盟（World Surf League）的所有者收购了斯莱特（Slater）的波浪公司。
S公司 后来的海浪引发了比以往更多的关于人造海浪的讨论。 它激发了相互竞争的冲动，冲浪者们一直在文章和博客中对此进行辩论。 他们喜欢人造波的能量和桶。 但冲浪就是置身于大海的怀抱。 新技术对这项运动的未来意味着什么，这有点亵渎和令人担忧。 冲浪不应该是神秘的、不可言喻的、不精确的、不可预测的，尤其是自然的吗？ 即使是形状完美的人造波，也永远无法实现这一目标。 但如果它在附近开，我会去冲浪吗？ 见鬼，是的，我会的。 这甚至不是一个问题。
Adam Piore是 健身者：工程人体科学的内幕 ，将于2017年2月出版。 在推特上关注他：@adampiore。
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