传说中数十米高“疯狗浪”的科学根据

传说中数十米高“疯狗浪”的科学根据几乎垂直而起，高达 10 层楼的泡沫水墙，砸在舷窗上，淹没了上层甲板的船舱。30 米高的巨浪突然涌起，将船只像软木瓶塞一样抛来抛去，片刻之后，一切平复，巨浪退回大洋深处。 几个世纪以来，水手们传说着海中一些凭空涌现的巨大“异常涌浪”。由于鲜有确凿的证据，巨浪的高度在口耳相传中越传越神，科学家长期以来把它们视为不足以信的玄虚故事。 约半个世纪前，对异常巨浪的怀疑主义者开始使用科学证据来论证。据当时科学家对异常海浪产生的最合理解释：每三万年才可能会出一次 30 米的大浪，因此关于“异常涌浪”的传说可与美人鱼和海怪一起归为神话。 然而，我们现在知道涌浪绝非海事神话。 波是一种使两点之间能量产生移动的扰动。最常见的波发生在水中，但还有很多其他种类的波，例如：不可见的无线电波通过空气传播。虽然横跨大西洋的波浪与电波不同，但它们都遵照相同的原理，并且可用相同的数学公式来描述。 传说中的异常涌浪高度至少是"有效波高"的两倍，“有效波高”是指在给定时间段内前 1/3 高波浪的平均值。根据卫星测量，异常涌浪不仅存在，而且还频繁发生。这次怀疑论者是大错特错，而久传的民间神话则证实是确凿的自然现象。 新的认识使得科学家们又面临新的难题。鉴于存在的事实，是什么原因导致异常涌浪？对于航海之人来说，更重要的是它们能被预测吗？ 直到 20 世纪 90 年代，科学界关于海浪如何形成的理论深受英国数学家和海洋学家朗特-希金斯的影响。在 20 世纪 50 年代开始出版的著作中，他指出，当两个或更多波浪相撞时，通过一个称为“建设性干涉”的过程，会形成更大的波浪。根据“线性迭加”的原理，新波的高度应该只是原波高度的总和。根据这种观点，只有足够的波浪聚集在一点，异常涌浪才能形成。 然而在 20 世纪 60 年代，证据表明事实可能并不那么简单。重要的讨论者是在剑桥大学做过浅水长池中的波浪动力学讨论的数学家和物理学家本杰明。 本杰明和他的学生费尔一起注意到，虽然波可能始于恒定的频率和波长，但生成后不久就会意外地发生变化。波长较长的会抓住波长较短的。这意味着许多能量最终集中在一个大浪时会瞬间即逝。 起初，本杰明和费尔认为设备存在问题。然而，当他们在伦敦附近的英国国家物理实验室的更大的储罐中重复实验时，结果是一样的。而且其他科学家也获得了同样的结果。 多年来，大多数科学家认为，这种“本杰明-费尔不稳定性...