l很久以前我住在加州的圣克鲁斯。几乎每天早上，我都会穿上潜水衣，从车库拿出冲浪板，直奔离我家只有几个街区远的岩石峭壁。我会沿着一条老旧的小路往下走，来到下面的大海，划到水面的间隙，在海藻床和吠叫的海狮的包围下度过几个小时，乘风破浪，心情愉悦，漂浮在我的木板上，这是一个远离陆上烦恼的世界。
那些日子已经一去不复返了。我现在有了一个家庭，已经在纽约这个没有风浪的地方生活了很多年。但几个月前，我突然又感到了那种老旧的渴望。我想跑到车库拿块木板。这都是因为我在网上看到的一个浪潮。而且不是随便什么波浪。它昂着头，飞快地冲了进来，离开了，嘴唇甩下诱人的水珠，向前拱起，一片纯净的、阳光斑纹的水折叠在一起，形成了一个完美的桶。一个不断前进的桶。
海浪的形状和大小只是奇迹的一部分。它正在110英里外的加州中部一个700码长的人工湖上蔓延。这是11次世界冲浪冠军凯莉·斯莱特的梦想项目，现在已经实现了。在航空工程师的帮助下。斯莱特在视频中说:“我百分百肯定，我们的团队创造了有史以来最棒的wave。”这段视频迅速走红。“这是一种技术怪胎。”
与其说是怪物，不如说是自然的科技镜子。近年来，在传感和计算能力、机器人技术和机器工程的推动下，人类在所有运动领域模仿自然的能力出现了爆炸式增长。这些工具让工程师们能够测量和复制我们曾经认为只有神才能召唤出来的现象。在麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)，工程师们用齿轮和金属部件制造出了假肢，精确模拟了腿上数百个骨骼、韧带和肌腱在每一步中相互关联的运动方式。在哈佛大学，他们模拟了昆虫的飞行，并试图制造出能够复制大黄蜂能量效率的扑翼微型无人机。这是凯利·斯莱特的挥手。
斯莱特和他的工程师们并没有说他们是如何建造海浪的。他们拒绝了我的采访请求。凯利·斯莱特波浪公司(Kelly Slater Wave Company)副总裁诺亚·格里米特(Noah Grimmett)在电子邮件中解释说，“目前，我们正在低调行事。”但我还是去了加州采访其他的海浪工程师、企业家和海洋学家。我了解到，人工海浪业务的竞争就像在当地海滩上休息一样激烈。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动力转化为计算，最终形成完美的波浪。
R此刻，我正站在加州索拉纳海滩的悬崖上，与布鲁斯·麦克法兰凝视着太平洋。麦克法兰是一家名为“美国波浪机器”的公司的首席执行官。麦克法兰是一个被太阳晒得发软的冲浪者，戴着一副红色太阳镜和一顶报童帽。他聚精会神地盯着远处一块陡峭的露头附近的空旷水域。他指着一个比鸭塘还平的地方说:“那里叫‘布鲁斯的左路’。”“它只是偶尔会坏一下。但当它来的时候……”
麦克法兰没必要完成。我能猜出他想要达到的最高境界，在他脑海中描绘出的桶装液体能量的画面。麦克法兰和我已经讨论了好几个小时的海浪——是什么造就了海浪，为什么有些海浪比其他海浪更好，驾驭海浪是什么感觉。为什么大约20年前，麦克法兰在航空航天工业留下了一份完美的职业，为国防承包商建造战斗机和宇宙飞船的计算机模拟，来制造波浪机。
海浪的形状和大小只是奇迹的一部分。它向内陆突破了110英里。
20世纪90年代，麦克法兰遇到了一位名叫汤姆·洛赫特菲尔德(Tom Lochtefeld)的企业家，他为一种名为FlowRider的设备申请了专利。(他们的合作关系没有持续多久:麦克法兰离开公司后，洛赫特菲尔德起诉他侵犯专利，但没有成功。)该设备的工作原理是将水喷射到一个倾斜的橡胶垫子上，形成一层薄薄的液体墙，可以用一种被称为“流板”的改良版冲浪板“冲浪”。当然，在游泳池里的橡胶垫子上的一块没有鳍的小板上保持平衡，与跳入5英尺高的大海是很不一样的。我在游轮上试过一次。这确实很有趣。但感觉不太像冲浪。现在麦克法兰和同样是冲浪者的罗切特菲尔德决心创造出更接近真实的东西。
你如何开始?麦克法兰说，答案就在风中。在遥远的太平洋，风会亲吻着海洋的表面，产生小小的涟漪。在海底，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，就像绿色毡台球桌上成千上万个相隔几厘米的微小主球。每次碰撞，向前移动的分子的推力和方向都会改变，随着重力的作用，它们会以完美的360度弧线运动，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会传递给它们前面形式上静止的分子。这些分子会撞到前面的分子，前面的分子会撞到后面的分子。这种分子水平的交通堆积所产生的能量将继续沿着这条链向下传递，导致海水在海洋中波动。转眼间,一波。
斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institute of Oceanography)的海洋学家肯尼斯·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。
风产生波浪的开放空间，冲浪者将其长度称为“刮浪区”，这是制造适合冲浪的波浪所需的最后要素。每当水与风成一定角度上升时，风就会提供更多的能量。在开阔空间上，多个较小的波纹也可以组合成更大的波纹。随着时间和空间的增加，波浪的大小和威力也会增大。
当波浪穿过海洋时，它的能量不仅向前传播，还向下传播。这种台球式的动量转移导致水分子在较深处以指数级的小圈运动，直到这种动量在水的最深处消散。
冲浪不应该是神秘的，不可预测的，最重要的是自然的吗?
但在较浅的水域，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。海浪的能量在接近海岸时集中起来。在水面以上，水开始上升，直到它变得非常陡峭，它倾覆并折叠自己。是底部的形状，轮廓，以及它们提升能量的方式决定了波浪的形状。以适当的角度倾斜的斜坡会产生平缓的剥落波。一个更剧烈的坡度将导致它更快地破裂。
这就是为什么当麦克法兰望向布鲁斯的左岸，想象着各种可能性的时候，他的眼睛里会闪烁着光芒——不仅是即将冲破海湾的壮丽海浪，还有他梦想中的海浪公园。
米cFarland的工作室位于索拉纳海滩主要商业地带的尽头，一个普通的办公园区的一层。到目前为止，他的核心业务一直是一项名为SurfStream的紧凑技术，它能产生一种“静态”波浪，更像你在河口冲浪时可能遇到的情况。波浪不会向前移动;你在原地冲浪。但其紧凑的体积使其更便宜的室内居住和更容易市场。他的冲浪技术非常好，以至于两个海浪公园——新罕布什尔州的纳舒厄和魁北克——最近都用他的技术举办了室内比赛。
几年前，麦克法兰与航天工程师、工程公司Flometrics的首席执行官史蒂夫·哈林顿(Steve Harrington)合作，举办了一场展览，展示了海啸造成的海水巨大位移所引起的海浪与在开阔海面上形成的风浪之间的不同。两人开始谈论海浪和冲浪公园。“所有那些波浪池的问题是，它们并不能产生真正的波浪，”工程师告诉他。“海槽处的水也向岸边流去，但在海浪底部的海洋里，水向你流来。因此，海洋中的动力比冲浪池中要强烈得多。”
麦克法兰发明了一种他现在称之为PerfectSwell的海浪，它在纽约北部的一个公园首次亮相。(PerfectSwell系统正在俄罗斯索契的一个度假胜地和新泽西州Meadowlands的一个新开发项目中建设。)使这一切成为可能的工具是一个平凡的工具:计算机。更具体地说，这台计算机可以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、与水粘度相关的内摩擦，以及包围波池本身的空间和边界。
他按下一个按钮，空气嗖的一声，咔哒一声，一个完美的波浪出现了。
麦克法兰按下键盘，调出一个名为“SW4水上公园斜坡剥落波”的文件。在他的屏幕上，一个虚拟的波浪池出现了，用一片平静的蓝色来代表。一个彩虹色的波浪从屏幕的一端升起，随着它的移动而变大，凝胶状的质量在屏幕表面泛起涟漪，直到它轻轻地卷起来。这是一个5英尺7英寸的波浪的运动模拟提供了一个14秒的滑行。“PerfectSwell会产生剥离波，但我们也会产生波峰，”麦克法兰说。“我们制造糊状波浪和桶状波浪。只要按下一个按钮就可以了。”
在房间的另一边，是PerfectSwell的十二分之一比例模型。大约8英尺长，5英尺宽，充满了大约半英尺的水，麦克法兰的模型波浪池能够将麦克法兰屏幕上的虚拟水转换成精确校准的真实世界的运动。他按下按钮，空气嗖的一声，就ka-chunk，一个形状完美的波浪从迷你波浪池的一边出现，当它移动到另一边时完美地剥落。
在游泳池的后面是充满水的房间。当压缩空气涌入腔室时，它将水以向下的角度推入后墙。当水分子撞击墙壁时，它们会反弹，以类似于开放的海浪中的水分子的圆形粒子运动进行旋转。这些分子撞击到它们的邻居，就像球杆断裂时的母球一样，波浪从室中射出，在池中荡漾。
l奥切特菲尔德在洛杉矶与人共同创立了西海岸第一个水上主题公园，名为“怒涛”。他领导着一家名为Wave Loch的公司，该公司的FlowRider波浪池在世界各地都有安装。他开发了一种新的波浪技术SurfLoch，并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英尺的游泳池中。洛赫特菲尔德解释说，大自然在很大程度上就是他的蓝图。
“刮得越长，风越强，海浪就越大，”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，形成波浪波峰，然后通过沉箱将水吸上来，形成波浪波谷。这种波动能量从沉箱流入水池。Lochtenfeld说:“一旦能量流被传输到游泳池中，水就会在泳池底部的一个定制设计的礁石上移动，它就会激起“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位于威尔士北部的斯诺登尼亚冲浪公园。这是一个人工湖，底部有轮廓线，可以产生三种不同类型的波浪，有些海浪超过6英尺，浪的持续时间长达18秒。波浪的设计属于一家名为wavgarden的西班牙公司，由一个“流体动力波浪翼”产生，这是一种铲雪机形状的设备，通过马达驱动的轨道拖到水下。
研究过这段视频的专家说，这就是可能在斯莱特波中起作用的技术。发动机沿着水下轨道拖着一个机翼形状的水翼。这种运动提升了水，而设计的金属箔和湖底的轮廓将所有的液体塑造成波浪。罗切特菲尔德说，在冲浪运动员斯蒂芬妮·吉尔摩(Stephanie Gilmore)在斯莱特海浪上骑着长管的视频中，水翼似乎以一个角度拉着水。他说:“当水向岸边移动时，这就赋予了它一定的轨迹。”“这是一个很难捕捉的波，因为水是以一定角度移动的，你会被吸进桶里。所以你必须非常快地抓住它。”
洛赫特菲尔德说，制作这个令冲浪界着迷的桶并不难，因为你知道自己在做什么。许多业内人士似乎同意这一观点。“从冲浪者的角度来看，我们说，‘哇，这太不可思议了，这是一个巨浪，比我们看到的更大，更空心!’”一位投资海浪公园的欧洲投资者说。由于他的新项目正在开发，这位投资者要求匿名。“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那里学到了他们所能学到的一切，人工海浪行业的人说，挑战在于找到数百万美元来让公园吸引各种技能的冲浪者。这是斯莱特不必再担心的事情。今年6月,彭博商业周刊公布了世界冲浪联盟(World Surf League)的老板收购了斯莱特的海浪公司的消息。
年代后来的海浪引发了比以往任何时候都多的关于人工海浪的议论。它牵动着相互竞争的冲动，冲浪者已经在文章和博客中对此进行了辩论。他们喜欢人造波的能量和能量桶。但冲浪是在海洋的怀抱中。这项新技术对这项运动的未来意味着一些亵渎和令人担忧的东西。难道冲浪不应该是神秘的，不可言传的，不精确的，不可预测的，最重要的是自然的吗?一个人造的波浪，即使有完美的形状，也永远达不到这一点。但如果在附近开一家，我能冲浪吗?当然，我会的。这根本不是问题。
亚当·皮奥雷是《健美者:工程人类的科学内幕》这本书将于2017年2月出版。在推特上关注他:@adampiore。
