Deep Dive
Shownotes Transcript
Towering walls of water sometimes appear in the ocean without warning or apparent cause. What drives their terrifying power?For more, go to http://vox.com/unexplainableIt’s a great place to view show transcripts and read more about the topics on our show.Also, email us! [email protected] read every email.Support Unexplainable by making a financial contribution to Vox! bit.ly/givepodcasts Learn more about your ad choices. Visit podcastchoices.com/adchoices</context> <raw_text>0 瑞安·雷诺兹，来自Int Mobile。由于通货膨胀导致几乎所有东西的价格都在上涨，我们认为我们会降低我们的价格
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1978年12月，“慕尼黑”号货轮从德国北部的一个港口起航。
这艘巨大的集装箱货轮是当时最大的船舶之一。它长近900英尺，大约相当于三个足球场的长度，并装载着数千吨货物。“慕尼黑”号开始横渡北大西洋，这是它之前已经进行过数十次的航程。在大西洋上，天气越来越恶劣，飓风般的狂风袭击着这艘船
这是一场严重的暴风雨，但“慕尼黑”号被认为实际上是不会沉没的。但几个小时后，就在凌晨3点刚过，“慕尼黑”号向附近的一艘货轮发出了非常微弱、非常模糊的求救信号。然后，“慕尼黑”号消失了。
在接下来的几周里，一百多艘船只和飞机搜寻了该区域，拼命试图找出在航运史上最大规模的搜救行动中，“慕尼黑”号发生了什么。他们只找到了一些线索。一些散落在波浪中的救生衣。一个看起来像是被猛烈地从船舷上撕下来的木筏，即使它悬挂在水线以上60英尺的地方。
最终，“慕尼黑”号的沉没被宣布无法解释。某种非同寻常的东西一定摧毁了这艘船。搜救队中有一种理论认为，“慕尼黑”号遭遇了传说中的巨浪。巨浪是高耸于其他海浪之上的海浪。它们至少是周围最大海浪的两倍大小，而且似乎是突然出现的。
在暴风雨的海面上，巨浪可以变成巨大的水墙，高达60英尺、80英尺，有时甚至超过100英尺。但问题是，巨浪是传说中的东西。类似于美人鱼或利维坦、深海中的克拉肯之类的航海故事，它们并非真实存在。当然，水手们有故事。几个世纪以来，有关于船只目击的夸大其词的故事，
但任何可能亲眼目睹这些传说的人可能都无法活下来讲述这个故事。即使在现代，每隔几年，世界各地都会发生像“慕尼黑”号这样的船只神秘失踪事件。
巨浪超出了科学家对波浪物理学所知的一切的可能性范围，因此这些故事被驳回，任何记录都被认为是设备故障。因此，巨浪是一个神话，直到1995年元旦，这个传说才成为现实。
德拉普纳深海石油平台位于北海的一个偏僻的地方，距离挪威海岸近100英里。1995年1月1日，该平台已经遭受了数小时的恶劣风暴袭击。它的支撑柱不断地被40英尺高的海浪冲击。德拉普纳的设计能够承受这种打击。它高于海平面80英尺。
但随后，突然间，一个85英尺高的海浪从海中升起。这道海浪陡峭得不可思议，是一堵几乎垂直的水墙，高达七层楼房。它如此之高，以至于冲击了高架平台的底部。没有人站在外面看到这个巨人，但整个过程都被一个测量平台下方海浪高度的探测器捕捉到了。
有史以来第一次记录到的巨浪。自从德拉普纳海浪出现以来，科学家们已经用摄像机捕捉到了更多的巨浪，用浮标传感器记录了它们，并从卫星图像中挑选出了它们。科学家们现在相信，仅在过去的几十年里，就有数十艘船只和数百条生命葬身于巨浪之下。像“慕尼黑”号这样的船只消失了，没有解释，直到巨浪成为现实。
但仍然存在重大的科学谜团。这些波浪的物理特性令人费解。现在科学家们知道巨浪的存在，他们真的想了解它是如何形成的。巨大的水墙是如何从海中突然出现的？♪
根据科学家通常对波浪的理解，巨浪本来几乎是不可能的。任何不寻常的事情都值得科学家的关注。而且，从字面上看，我们在这里试图做的是，我们试图寻找与众不同的事物。汤姆·范德伯恩是环境流体力学副教授。他研究波浪的行为，它们如何生长，它们如何在海洋中移动。试图理解……
基本上，波浪能有多大。要理解这一点，你必须首先了解波浪是如何形成的。让我们首先谈谈它是如何开始的。它是从风开始的。波浪是横跨海洋表面的能量。风开始吹。
风开始产生更小的涟漪，然后如果风继续吹，这些更小的涟漪会变得越来越大，直到我们形成一个合适的波浪。风吹得越猛，吹得越久。风给予海洋的能量越多，波浪就越大。但巨浪不仅仅是任何大浪。例如海啸。
海啸是大浪，但它们不是巨浪。它们从地震而不是风中获得巨大的能量。科学家们知道这种能量是如何穿过水体并撞击陆地的。有一个明确的解释。另一方面，巨浪无法用地震等来源来解释。它们是异常值，是似乎突然出现的统计异常值。
如果你考虑波浪，对吧，有很多波浪。它们一直都在发生，对吧？一个接一个地出现，一个可能稍微大一点，另一个可能稍微小一点。但是，突然出现了一个至少是周围最大波浪两倍大小的波浪。根据定义，这就是巨浪。
所以如果你在飓风中，风在呼啸而过，用大量的能量激起海洋。你被20英尺高的海浪抛来抛去，然后一个45英尺高的海浪向你袭来。这就是巨浪。但如果海面平静，微风轻拂，一英尺高的海浪轻轻地摇晃着你的船，你感觉到一个小小的颠簸，因为你越过了一个三英尺高的海浪，这也是巨浪。
正是这样。所以没关系。巨浪仍然可能很小，但它只是相对于周围的波浪来说很大。因此，如果正常海浪的高度是风推动水的结果，那么一个区域内所有经历相同风力的海浪的高度不应该都差不多吗？这些巨浪是如何获得如此多的额外能量的？
起作用的一个因素是，巨浪实际上只是许多较小波浪的堆积。这是科学家在各种波浪中都能看到的东西。从右边传来的小波浪和从左边传来的小波浪可以在中间汇合，合并成一个大波浪，然后继续朝它们最初前进的方向前进，就好像什么也没发生一样。
从本质上讲，当波浪相遇时，它们会叠加。你有一个一米高的波浪和另一个一米高的波浪。它们加起来就是一个两米高的波浪。一加一等于二。
在茫茫大海中，你所看到的所有波浪实际上都是由许多较小波浪堆积而成的。没错，它们只是堆积在一起。这可以在巨大的尺度上发生，跨越数千甚至数万英里，因此日本的风暴有可能导致秘鲁阳光海岸出现巨浪。所以让我们从风暴开始。这里的风在呼啸，产生各种各样的波浪。
有高频波，波浪上下起伏非常快。波涛汹涌。你可以把这些高频波想象成歌曲中的高音。飓风也制造了长而低频的波浪。在风暴中，你甚至可能不会注意到这些长而起伏的涌浪，也就是我们歌曲中的低音。
高频波浪消耗了大量的能量来上下移动，因此它们不会从风暴中传播得很远或传播得很远。高频波浪，它们不会传播得很远。但低频波浪，它们可以传播得很远。这些非常长的波浪，非常长，非常低，它们传播得很远。所以下次你在海滩上时，你可以像听歌一样阅读波浪。来自该地区任何局部风暴的高音
你会得到来自世界其他地方的所有低频。因此，海洋充满了以不同速度传播的不同波浪。如果一个快速移动的波浪赶上一个较慢的波浪，
那么它们在同一时间出现在同一地点，波浪会叠加成一个大波浪。如果你等待足够长的时间，你将会有许多来自不同方向的波浪，它们可能会叠加成非常高的东西。一些科学家认为这就是巨浪背后的原因。许多小波浪，有时会传播数千英里，完全是偶然地在同一时间、同一地点汇合，从而
形成一个巨大的巨浪。但其他科学家并不确定这种简单的波浪叠加可以解释所有现象。机会太多了。如果这是唯一起作用的机制，那么巨浪将非常非常罕见。这与科学家们在海洋中看到的现象不符。也可能还有更奇怪的事情正在发生。
有时，如果条件合适，当一个波浪靠近（关键在于靠近，而不是在顶部），如果它靠近另一个波浪，第一个波浪的能量可以侧向泄漏到附近的波浪中，弯曲和集中，因此产生的组合大于其各个部分的总和。科学家们称这种效应为非线性聚焦。
在某些条件下，如果我有两个波浪，一个是一米，另一个是一米，它们加起来不是两米，而是可能加起来是两米半，或者可能是三米。所以这就像一加一等于三的情况？是的，没错。没错。这就是我们称之为非线性的原因，因为它没有以正常的方式相加。对。这与波浪的不稳定性有关。
我仍然难以理解这一点。一加一怎么能等于三呢？数学成立。科学家们使用结合了简单的线性加法和奇怪的非线性聚焦的方程来描述他们在世界各地看到的波浪的行为。关于这些机制如何相互作用产生巨浪，存在一些争论。
一些科学家认为，非线性聚焦只有当所有波浪都朝同一方向移动时才能发挥作用。在广阔的海洋中，波浪可能会分散和扩散，然后它们的能量才能弯曲和集中。更复杂的是，并非所有巨浪都一样。它们如何获得能量并长到巨大高度的答案可能因波浪而异。随着这些巨浪的高度开始增加，
谜团也随之增加，因为它们的形状似乎违反了重力。通常情况下，当波浪吸收能量时，它会越来越大，波浪的顶部开始移动得比底部快。最终，波浪变得如此之大，以至于它会绊倒自己的脚并倾覆。
它倒下了。它变得太陡峭了。并且有一个众所周知的最大陡峭度。所以简单地说，如果它比这更高，它就会倒下，就是这样。你不能再高了。但是巨浪在破碎之前可以比普通波浪高得多、陡峭得多。那么到底是怎么回事呢？为了深入研究这个谜团，汤姆开始创造他自己的巨浪。休息后再说。本期节目由Shopify赞助播出。无论您销售的是少量还是大量……
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去拿德拉普纳。德拉普纳？但我们需要它。那些不是登山者。它们是波浪。那么波浪是如何变成巨浪的呢？休息之前，我们听到了一些关于巨浪如何积累足够的能量而变成巨大的水墙，高耸于周围其他波浪之上的理论。
但汤姆·范德布伦正在与另一个巨浪之谜作斗争。它们是如何变得如此之高和如此之陡峭而不会倒塌的呢？我们可以理解，我们可以很好地预测这些波浪是如何演变的，但不能预测它们何时破碎，我们的预测模型会崩溃。当然，巨浪最终会破碎，但直到它们爬得更高、变得比普通波浪陡峭得多时才会破碎。
那么波浪破碎意味着什么呢？所以我们知道波浪破碎，对吧？因为我们去海滩，我们看到波浪破碎。波浪基本上倒塌了，有很多白浪，波浪停止变高，它确实破碎了。把波浪想象成大致呈三角形。一个底部较胖的三角形，底部很宽。
随着波浪获得更多能量，三角形的高度会增加。最终，三角形变得如此之高，以至于波浪的顶部开始移动得比底部快。因此，它不是向上生长，而是开始向前卷曲，直到整个东西都坠落下来。无论波浪是8英尺高还是80英尺高，这里重要的是斜率的陡峭程度。
当三角形的高度约为底座宽度的七分之一时，波浪通常会破碎。所以仍然是一个底部较胖的三角形，有点像房顶上的山墙。在海滩上，上升的海底会挤压波浪的底部，因此它会更快地达到这个阈值。
但是波浪也可能在公海中破碎。因此，如果你从飞机上往下看，你会看到白浪，你会看到白色的条纹。这基本上是波浪正在失去能量。因此，从本质上讲，在波浪倾覆之前，波浪的陡峭程度存在物理极限。一旦达到这个极限，波浪就会破碎，它一直在积累的能量就会消散回海水中。
但一些巨浪远远超过了这个极限。它们只是不断吸收能量，变得越来越高，越来越陡峭。汤姆想找出原因。
但是研究波浪破碎的机制会很快变得非常复杂。涉及的尺度太多了。尺度是指有很多波浪的测量值。有一个公里级的波浪沿着整个海滩滚滚而来。
有米级的波浪高度，厘米级的波浪顶部，甚至低至亚毫米级的波浪顶部卷曲。然后这种流体翻倒，这会产生更多的尺度，开始混合，产生更多的尺度。这些尺度中的每一个都会影响波浪的行为。这种复杂性意味着很难建立方程和计算机模型来理解波浪破碎。
这甚至没有考虑到风、洋流或海底的影响。波浪破碎是其中一个过程，即使对于最先进的计算机模型和最大的计算机，我们也才刚刚开始学习。我们开始拥有足够大的计算机来理解波浪破碎。在现实生活中研究波浪破碎也带来了自身的挑战。
在真实的海洋中研究波浪非常困难，因为一切都很大，而且一切都是不受控制的。所以我们去实验室。
基本上我们有游泳池。游泳池在计算机模型的抽象性和公海不受控制的混乱之间取得了平衡。这些科学游泳池遍布世界各地的实验室。但汤姆去了爱丁堡大学的一个独特的游泳池，叫做Flow Wave。它之所以独特，是因为它是一个圆形的游泳池。它的直径为25米。
并且墙壁的每一部分都是造浪机。这些内置于泳池墙壁中的造浪机就像巨大的风箱。想象一下一扇门，你通常会在侧面安装铰链，对吧？所以门向侧面打开。你可以把铰链放在底部，然后你可以通过猛烈地关上门来打开它。电机推动门打开，门推动泳池里的水。
我们可以控制这些电机。所以我们基本上创造了我们想要的波浪。汤姆和他的团队想要重现有史以来第一次记录到的巨浪，也就是传奇的德拉普纳海浪。他们研究了1995年德拉普纳记录的传感器数据，并看到了他们想要重现的波浪形状。
在这里谈论规模很重要，对吧？所以真正的德拉普纳海浪高度约为25米，而我们的高度更像是几十厘米。如果你站在那里看着我们的盆地，你不会感到非常兴奋。它看起来不会很大。所以不是一个完整的巨浪，而是一个微型巨浪。但汤姆对高度并不太感兴趣。这里有帮助的是……
想想什么重要。重要的是波浪的高度，而是陡峭程度，即斜率。汤姆想要解开德拉普纳海浪形状的秘密，那几乎是垂直的水墙。他认为这是理解它如何在不绊倒自己的脚并像普通波浪一样破碎的情况下变得如此陡峭的关键。起初，汤姆和他在Flow Wave泳池的团队试图通过叠加许多朝同一方向传播的波浪来重现他们的微型巨浪。
但这并没有给他们带来德拉普纳海浪那种戏剧性的陡峭斜率。波浪在我们达到想要的陡峭程度之前就破碎了。所以他们尝试了其他方法。他们同时启动了两组造浪机，大约在泳池圆形墙壁的11点和3点钟方向。
当两组波浪在泳池中央碰撞时，它们会合并，但也相互推高，有点像胸部碰撞。它们实际上会向上飞溅。这使得波浪在实际破碎之前可以变得更大。它奏效了。汤姆和他的团队匹配了德拉普纳的形状。
因此，他们认为德拉普纳巨浪能够长到如此陡峭的高度而不会破碎，是因为它是由两组以大角度交叉的波浪产生的。现在，他们正在使用其他波浪破碎实验来解开巨浪非凡斜率的谜团，超越德拉普纳。所以我们所做的是，我们对破碎的波浪进行了大量的测量，并将所有数据提供给我们的计算机
我们告诉它去学习。你去学习吧。汤姆和他的团队正在通过结合现实生活中的观察、泳池实验和机器学习，越来越接近更好地理解波浪破碎。但这仍然是一幅不完整的画面。
这里的最终目标是如此充分地理解巨浪的力学，以便科学家能够预测它们，就像天气一样，并可能警告船只如果它们正驶向巨浪多发区域则改变航向。希望将来，这种技术能够挽救生命，例如“慕尼黑”号上28名船员的生命。1995年德拉普纳海浪被记录的那一刻，一切都改变了。
巨浪的传说变成了现实，一种可以测量和研究的科学现象。从那以后的几十年里，追逐巨浪彻底改变了我们对海洋能量的理解。但波浪不仅仅存在于海洋中。它们不仅仅存在于水中。我们的整个宇宙都是由波浪构成的，我们每天都在与它们互动。有光波、电磁波、声波，
所有这些波浪，它们遵循相同类型的方程。它们具有一种共同的基本性质。因此，无论哪里有波浪，也可能会有巨浪。一位物理学家告诉我，当你听合唱团唱歌时，会有巨浪击中你的耳朵。这些巨浪音符听起来可能有点刺耳或有点响亮，但这都是我们听到的歌曲之美的一部分。
宇宙中还有更奇怪的波浪。量子波、引力波、暗物质波。这里也有巨浪。因此，理解巨浪的本质，无论是在最深的海底还是在现实的量子边缘，都可以让我们更好地理解我们的宇宙和我们的世界。本期节目由梅雷迪思·霍德诺特报道和制作，她还管理我们的团队。
布莱恩·雷斯尼克负责编辑，我，诺姆·哈森费尔德帮忙。克里斯蒂安·阿亚拉混音了这期节目。克里斯蒂安、梅雷迪思和我一起完成了配乐和声音设计。塞雷娜·索隆核实了事实。曼丁·阮有一些令人惊叹的东西即将到来。伯德·平克顿感到困惑。她转向章鱼博士。“鸟？它们试图找到你？发生了什么事？”“这只是伟大的章鱼鸟战争的最新悲剧，”章鱼博士解释道。
让我告诉你整个故事。特别感谢查理·伍德，他的文章《量子杂志中的巨浪大统一理论》启发了本期节目。还要感谢阿尔维萨·贝尼塔佐和里克·海勒抽出时间和专业知识。如果您对本期节目有任何想法或节目建议，请给我们发电子邮件。我们的邮箱是[email protected]。和以往一样，如果您能给我们写评论或评分，我们将不胜感激。
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