球狀閃電究竟是什麽？

這幅法國插畫展示了球狀閃電通過窗戶進入房間的現象，這種現象在曆史上曾多次被記錄下來。© Alamy Stock Photo

利維坦按：

文中提及的"聖艾爾摩之火"，又稱巫火，在中國古時稱作馬祖火，是一種自古以來就常在航海時被海員觀察到的自然現象，經常發生于雷雨中，在如船隻桅杆頂端之類的尖狀物上，産生如火焰般的藍白色閃光。聖艾爾摩之火也會出現在牛羊等牲畜的角尖，或任何尖銳物體上。聖艾爾摩之火是一種電暈放電現象，由于周遭環境非常大的電勢差（這在大雷雨中很常見），超越了空氣的擊穿電壓（約每米300萬伏），使得空氣成爲了導體（等離子體），并在導電的過程中放出強光。

在網易雲音樂搜索【利維坦歌單】，跟上不迷路

1195年6月7日，一位來自坎特伯雷、名叫格維斯（Gervase）的英國本笃會修士，目睹了一場雷暴降臨倫敦城。這顯然超出了這位修士的想象：

"6月7日，大約下午六點左右，倫敦上空出現了濃密黑暗的雲團，雲團不斷擴大，而四周卻陽光明媚。在這雲團中間，有一個像磨坊的開口，我不知道從哪裏冒出了一股白色的物質。那股物質形成了一個球形，懸浮在泰晤士河和諾維奇主教住所之間。随後，一個火球落入河中；它旋轉着，一次又一次地降落到主教家的牆下。"

大約400年後，1638年10月21日，另一場大風暴降臨德文郡的荒原小鎮懷德康比（Widecombe）。當時，許多鎮上的居民正在參加教堂禮拜，突然發生了以下異常場景：

"……一聲令人恐懼的巨響傳來，雷聲轟鳴，還有可怕的奇怪閃電……火焰般的閃電瞬間照亮了整個教堂，教堂裏充滿了濃煙和類似硫磺的氣味。他們一開始看到一個巨大的火球從窗戶進來，穿過教堂，這把全體會衆吓壞了，他們中的大多數人都跌倒在座位上……"

後世佚名藝術家創作的木刻版畫，再現了懷德康比教堂裏的火球事件。© wikipedia

據目擊者稱，"巨大的火球"在教堂内亂竄，摧毀了石頭和木梁，并點燃了信衆的衣服。火球一度裂成兩半，一半砸碎了一扇窗戶，另一半消失在教堂内某處。這導緻4人死亡，另有60人受傷，火球隻留下了揮之不去的濃煙和刺鼻的硫磺味。

這是關于球狀閃電最早的兩次記錄。球狀閃電是最詭異、最罕見的自然現象之一。它通常被描述爲一個漂浮的光球或火球，自行四處移動，随後突然消失。

鳥山石燕（Toriyama Sekien）《今昔畫圖續百鬼》中的人魂。© wikipedia

雖然關于球狀閃電的首次書面記錄僅可追溯到公元12世紀，但人類很可能自文明誕生之初就遇到了這種現象。例如，日本民間傳說中提到了"人魂"（Hitodama），這是一種發光的球狀物，人們相信這是逝者的靈魂，它們在夜間跟着人們。

赫爾曼·亨德裏克（Hermann Hendrich）《鬼火與蛇》。© wikipedia

類似的還包括澳大利亞内陸的"明冥火靈"（Min Min Lights）和歐洲民間傳說中的"鬼火"——一種在沼澤和濕地上閃爍的淡藍綠色光。不過，後兩種現象是不同的，明冥火靈可能是由汽車前燈和其他光源被冷空氣層折射引起的；鬼火則是由沼澤氣體如磷化氫、二磷烷和甲烷與空氣接觸後自燃引起的。

鬼火看起來可能是這樣的。© Sean B. Palmer

除了罕見之外，球狀閃電難以确定的另一個因素是，它在不同目擊事件中表現出各種各樣的特征。雖然球狀閃電通常與雷暴有關，但在晴天也能看到，而且——有趣的是——在地震期間也經常看到。目擊者描述說，這些球體的直徑在幾厘米到幾米之間，顔色從淡藍到黃色、橙色、紅色甚至粉紅色，形狀從球形到長方形、盤狀或棒狀，還有多葉形。

在許多情況下，這些球體完全無聲無息地消失，而有時候，它們會發出很大的嗡嗡聲或噼裏啪啦的聲音，然後伴随着劇烈的轟隆聲消失。雖然球狀閃電通常發生在陸地上，但在海上也曾遇到過，正如英國船員約翰·豪威爾（John Howell）在1726年12月所描述的那樣：

"當我們在8月29日穿過佛羅裏達灣時，一個巨大的火球從天而降，把我們的桅杆劈成了碎片，簡直令人難以置信；還劈斷了我們的主梁，以及水下的三塊船闆和甲闆上的三塊木闆。一個人當場死亡，另一個人的手被炸飛，如果不是因爲暴雨，我們的船帆早就被燒成一團火焰了。"

二十多年後，1749年，皇家海軍戰列艦"蒙塔古号"（HMS Montague）上的格雷戈裏博士（Dr. Gregory）報告了以下事件：

"1749年11月4日，海軍上将錢伯斯在蒙塔古号上，正午前不久，他觀察到距離他們大約三英裏處有一個巨大的藍色火球。他們立刻降低了頂帆，但火球來的速度太快，他們還沒來得及升起主帆，火球幾乎垂直升起，并在離主錨鏈條大約四五十碼的位置爆炸了，爆炸的聲音仿佛上百門大炮同時發射，留下了強烈的硫磺味。爆炸将主桅杆炸成了碎片。五個人被擊倒，其中一人傷勢嚴重。在爆炸前，火球看起來像是個大磨盤一樣大。"

近年來，球狀閃電甚至在飛機上被目擊到，著名的英國射電天文學家羅傑·克裏夫頓·傑尼遜（R.C. Jennison）在1963年3月19日報告了以下目擊事件：

"我坐在一架全金屬客機（東方航空EA539航班，這裏指美國東方航空，成立于1926年，至1991年倒閉，其一直是美國國内主要的航空公司。編者注）客艙前部附近，這是一架從紐約飛往華盛頓的深夜航班。飛機遭遇雷暴，突然被明亮的放電所籠罩。幾秒鍾後，一個直徑略大于20厘米的發光球體從駕駛艙中出現，沿着飛機過道飛過，距離我約50厘米，在整個可觀察到的距離内保持相同的高度和方向。"

其他一些著名人物也偶然遇到過球狀閃電，包括英國神秘學家阿萊斯特·克勞利（Aleister Crowley）和俄國沙皇尼古拉二世，尼古拉二世小時候在彼得霍夫拜訪祖父亞曆山大二世時目睹了這一現象：

"我和祖父在小教堂禮拜期間，雷雨交加，一道道閃電接連閃過，雷聲仿佛撼動了整個世界。突然間，天色昏暗，從敞開的門吹進來一陣風，吹滅了聖像前的蠟燭，雷聲隆隆，比之前更響，我突然看到一個火球從窗戶飛過來，直沖聖像的頭頂。那球（閃電）在地上旋轉了一圈，然後越過吊燈，飛出門外，進入公園。我的心都涼了，我看了一眼祖父——他的臉上異常平靜。我覺得像我這樣害怕是不合時宜的。人們隻需看看正在發生的事情，并相信上帝的仁慈，就像我祖父那樣。當閃電球穿過整個教堂，突然從門裏飛出去時，我再次看着我的祖父。他臉上露出一絲淡淡的微笑，向我點了點頭。我的恐慌消失了，從那時起，我不再害怕暴風雨了。"

這些不同的記錄清楚地展示了球狀閃電另一種令人困惑的特性。有時，這些光球似乎對周圍環境毫無影響，可以輕松穿過牆壁和其他固體而不留痕迹，有時它們卻極具破壞性，打碎窗戶、引發火災，甚至造成人員傷亡。更奇怪的是，它似乎對導電物體的影響遠大于非導電物體：在許多關于球狀閃電的報告中，金屬物體如電表和金屬管經常被猛烈地從房屋上扯下并被抛到街上。

球狀閃電通過壁爐進入房間，摘自G·哈特韋格（G. Hartwig）《空中世界》（The Aerial World），1886年。© Weather & Radar

不過，在衆多報道中大緻一緻的細節是，這些光球通常會留下類似硫磺的氣味。

盡管球狀閃電研究起來非常困難，但實際上它并不像人們普遍認爲的那樣罕見。在1960年發表于《美國物理學會等離子體物理分會論文集》（Division of Plasma Physics of the American Physical Society）的一項研究中，J·R·麥克納利（JR McNally）分析了大約10000份目擊者報告，并得出結論，世界上多達5%的人口在一生中的某個時刻見過球狀閃電。這表明，這種現象實際上相當普遍，不過，地球非常大，并不總是有人——更不用說訓練有素、裝備精良的科學家——可以親眼目睹它。

有些研究人員非常幸運。例如，1965年，蘇聯大氣化學家米哈伊爾·德米特裏耶夫（Mikhail Dmitriev）在俄羅斯西北部阿爾漢格爾斯克附近進行探險時，一道閃電擊中了他營地附近的地面。閃電中冒出一個直徑約16厘米的火球，它在離地面不遠的地方盤旋了一會兒，然後飛過營地，一路噼裏啪啦地響。随後它飛進附近的樹林消失不見，留下一縷深藍色煙霧和一股刺鼻的氣味。德米特裏耶夫迅速使用一組真空氣袋對煙霧進行采樣。後來發現，這些樣本中的臭氧和二氧化氮含量比正常值高出50到100倍。這些氣體通常由高壓放電産生。

2022年10月，空客機長路易斯·安德烈斯（Luis Andress）在邁阿密飛往丹佛的航班上拍下了令人驚歎的"聖艾爾摩之火"。© Luis Andress/SWNS

事實上，球狀閃電常常與另一種更常見的"聖艾爾摩之火"（St. Elmo’s Fire）相混淆。"聖艾爾摩之火"是一種藍色的電暈放電，經常出現在船的桅杆或飛機機翼上。不過，它們幾乎肯定是不同的現象，因爲聖艾爾摩之火需要一個尖銳的點或邊緣來克服周圍空氣的擊穿電位，而球狀閃電則完全是分離和穩定的。

手拿火球的特斯拉，沃裏克·戈布爾（Warwick Goble）繪，1899年。© wikimedia

由于在自然環境中觀察球狀閃電極其困難，大多數研究都集中嘗試在實驗室中複制這一現象。首先成功的人之一是大家最喜愛的塞爾維亞"瘋狂"科學家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla），他在1904年3月5日的《電氣世界與工程師》（Electrical World and Engineer）雜志上宣稱：

"我從未見過火球，但爲了彌補這種遺憾，我後來成功地确定了其形成模式并人工制造了它們。"

當時的報紙報道還稱，爲了取悅客戶，特斯拉經常制作直徑幾厘米的閃電球。不過，對特斯拉來說，這種現象隻是他研究無線能量傳輸的意外副産品，他對此話題的論述很少。我們不得不指出，當時媒體關于特斯拉的報道大部分都被高度誇張了，因此這些說法應該謹慎對待。盡管如此，特斯拉的誘人實驗仍然爲後世的球狀閃電研究者們提供了靈感。

下一個認真研究球狀閃電的重要人物是英國物理學家詹姆斯·L·塔克（James L. Tuck）。

作爲爆炸物專家，塔克是二戰期間曼哈頓計劃中英國代表團的一員。戰後，塔克留在洛斯阿拉莫斯國家實驗室，深入參與早期的核聚變研究。在此期間，塔克聽許多二戰潛艇人員說，當他們關閉連接潛艇電池與電動機的開關時，無意間産生了球狀閃電。這些火球在甲闆上方盤旋了好一會兒，有時還會燒傷他們的腿。這些故事引起了塔克的興趣，他認爲解決球狀閃電的神秘面紗可能有助于破解另一個更重要的科學難題。

詹姆斯·塔克的或然器。© science photo

當時，大多數核聚變研究都基于"壓縮"原理——利用磁場來限制和壓縮等離子體，誘發原子聚變并釋放能量。不像後來像甜甜圈形的托卡馬克（Tokamak）反應堆那樣，早期的實驗沒有試圖長時間約束等離子體，而是盡快引發核聚變，并在等離子體消散之前收集能量。不幸的是，所有最早的實驗性核聚變反應（如萊曼·斯皮策[Lyman Spitzer]的仿星器[Stellarator]，以及詹姆斯·塔克的或然器[Perhapsatron]）都因等離子體内部的不穩定性而以一次次失敗告終。

萊曼·斯皮策的仿星器。© Princeton Plasma Physics Laboratory

當時，人們普遍認爲球狀閃電也是一種等離子體——一種由高溫電離氣體組成的超高溫物質。但與仿星器和或然器不同，球狀閃電中的等離子體不知何故能夠連續幾分鍾保持完全封閉和穩定。塔克認爲，找出其中的原因可能就是解決核聚變問題的關鍵。幸運的是，他很快就在洛斯阿拉莫斯的儲藏室裏發現了一套完整的潛艇電氣系統。

塔克說服了一群同事，在一個廢棄的測試掩體中安裝了這套設備，接下來的兩年半裏，他們對電池進行了數千次充電和放電，并将結果記錄在膠片上。大多數實驗隻産生了一陣普通的火花，但在複查某次測試的膠片時，塔克在其中四幀中發現了一個發光的白色球體，直徑約4厘米，快速地沿着地面上方移動。不幸的是，實驗掩體随後被拆除，塔克無法繼續他的實驗。他于1973年從洛斯阿拉莫斯退休，1980年去世，享年70歲。

塔克與衆多人分享了他的球狀閃電照片，其中一位是來自馬薩諸塞州布羅克頓（Brockton）的獨立實驗者羅伯特·K·戈爾卡（Robert K. Golka）。作爲尼古拉·特斯拉的追随者，戈爾卡一心想實現特斯拉的夢想，即通過無線方式向世界各地傳輸電力，并将核聚變能發展爲未來清潔、無限的能源。

戈爾卡和他的特斯拉線圈。© rdmenzies

1974年，戈爾卡搬到猶他州溫德沃（Wendover），在溫德沃空軍基地附近一個60萬平方英尺的廢棄機庫裏安頓下來。在這裏，他用軍隊剩餘零件和當地垃圾場的廢料組裝了世界上最大的特斯拉線圈。在接下來的幾年裏，他多次啓動這個巨大的線圈，産生了長達數米的2000萬伏閃電。但隻有在極少數情況下，這種令人印象深刻的燈光秀才能産生類似球狀閃電的東西。

1980年，戈爾卡的實驗戛然而止。美國空軍曾以象征性每年1美元的價格将機庫租給他，後來将機庫轉讓給溫德沃鎮，溫德沃鎮随即将租金提高了2400%。這引發了戈爾卡和溫德沃鎮之間漫長而激烈的法律糾紛，溫德沃鎮的居民和政府認爲戈爾卡不過是個不勞而獲的瘋子。

最後，戈爾卡離開了溫德沃，回到了馬薩諸塞州，他決定複制詹姆斯·塔克的潛艇電池實驗。但那個時候，二戰潛艇電池已經相當難以獲得了。于是，戈爾卡聯系了波士頓和緬因鐵路公司的總裁，成功說服他提供兩台機車、幾節貨車車廂和一英裏半的鐵軌。戈爾卡在1985年3月的《無線電電子》雜志中寫道：

爲了進行實驗，我将一個潛艇斷路器接入了機車下方1600馬力柴油發電機和2000馬力電機之間的高壓電路中。通過打開斷路器（使用長掃帚柄），就能夠産生球狀閃電。

打開斷路器的效果非常驚人。機車駕駛室的溫度會立即從60°F升至110°F。您可以想象，人們迫切地想離開車廂呼吸新鮮空氣。當然，我不能這樣做，因爲火車仍在行駛（時速約20英裏），而結果可能是火車沖出軌道并摧毀實驗裝置……這可能是有史以來在行駛的火車上進行的第一次等離子體物理實驗！

真是一個瘋狂的家夥。

基于這些實驗，戈爾卡對球狀閃電背後的物理現象得出了一些有趣的結論：

"在無數次重複實驗後，我終于确信火球效應是由于湍流的消除。事實上，我發現當我關閉駕駛室的門窗時，最有可能出現這種效果……我現在認爲這更像是一個粒子旋轉流，而不是高壓靜電效應；也就是說，更像一個巨大的等離子體旋渦甜甜圈，中間有一個小洞，而不是一個靜電球體。現在，航空工程領域中有許多現象，尤其是流體動力學方面，還沒有被完全理解。其中一個就是旋渦的物理特性。人們可以在煙環内吹出另一個煙環，且内環可以來回移動。你還可以吹出靜止不動的煙環。在液體中，環可以形成球體和其他形狀。"

戈爾卡繼續對球狀閃電、無線能量傳輸、聚變和其他項目進行實驗——盡其所能地湊齊資金和設備——直到2018年去世，享年80歲。這裏需要注意的是，作爲一名無隸屬的獨立研究人員和"邊緣科學"社區的成員，戈爾卡的方法和結論應該受到一定的懷疑。

事實上，幾十年來，隻有像戈爾卡這樣的邊緣科學家在研究球狀閃電，這意味着這個主題不幸地卷入了僞科學。例如，一個廣爲流傳的說法聲稱，詹姆斯·塔克的一次潛艇電池實驗以爆炸告終，爆炸徹底摧毀了測試掩體——與實驗中使用的微量甲烷氣體相比，爆炸程度遠遠不成比例。陰謀論者還普遍聲稱，塔克的研究——以及球狀閃電研究——一直受到美國軍方的積極壓制，以保護其對定向等離子武器的研究。值得慶幸的是，近年來球狀閃電吸引了更多主流科學家的關注，他們越來越接近最終解開這一難以捉摸的自然現象的謎團。

1955年，蘇聯科學家彼得·卡皮察（Pyotr Kapitsa）首次提出了球狀閃電形成的一個全面理論解釋——"微波-孤子理論"（Maser-Soliton Theory）。簡單來說，卡皮察認爲，在某些條件下，閃電可以将周圍的大量空氣變成一個巨大的微波激射器（MASER）。這種微波激射器産生的強大微波脈沖會導緻周圍空氣的介電擊穿，形成一個等離子球。理論上，這種微波效應在雷擊後可能還會持續一段時間，産生的微波脈沖會不斷滋養并維持等離子球的存在。

彼得·卡皮察（1894-1984）。© Military Review

卡皮察的理論巧妙地解釋了球狀閃電的許多令人困惑的特性。例如，球狀閃電幾乎總是出現在開闊的鄉村，而從未出現在山頂、高層建築或其他通常會吸引閃電的高大結構附近。這是因爲此類物體會集中電場，使閃電在較低的電位下放電，并影響較小的周圍空氣體積，從而阻止了微波激射器效應的形成。

此外，在封閉的導電結構内形成的球狀閃電（如飛機機身和潛艇船殼）往往能量較低且相對無害，而在更開放的區域形成的球狀閃電則傾向于更具破壞性。對此，激射-孤子理論也做出了解釋：該理論預測在此類封閉環境中激射器的最大能量僅爲10焦耳，而在更開放的環境中則爲100到1000焦耳。

最後，激射-孤子理論解釋了球狀閃電在其生命周期結束時爆炸的傾向，以及它對導電物體的強烈影響。根據卡皮查的觀點，當等離子體球耗盡能量并開始衰變時，驅動激射效應的光子會突然釋放，并通過一種稱爲"光子雪崩"（photon avalanche）的現象迅速倍增，這會産生大量的熱量和強大的磁場，從而撕裂由導電和非導電材料組成的複合物體。

令人難以置信的是，球狀閃電可以在普通的微波爐中輕松再現。隻需将燃燒的蠟燭、火柴或其他碳源放入微波爐并打開電源，數秒内會有發光的白色等離子體球從火焰中噴湧而出，在微波爐頂部遊走，依靠微波爐磁控管提供的集中的微波能量可持續數秒。

2009年，以色列物理學家伊利·耶爾比（Eli Jerby）和弗拉基米爾·迪赫季亞爾（Vladimir Dikhtyar）以更受控的方式再現了這一效果，他們将一台600瓦商用微波爐的磁控管改造成了一種直徑2毫米的"微波鑽頭"，能夠投射集中的微波束。該團隊将此設備瞄準各種材料，包括玻璃、純矽、銅、碳、水和各種鹽，觀察到其中許多材料被加熱到極高溫度後爆發出發光的、類似水母的等離子體團，這些等離子體在金屬容器内漂浮并反彈，持續約10毫秒。進一步的研究發現，這些等離子體球是由直徑約50納米的微小蒸發顆粒組成的。

這些發現，似乎支持了英國化學工程教授約翰·亞伯拉罕森（John Abrahamson）在2000年首次提出的一個理論，被戲稱爲"泥塊假說"（dirt clod hypothesis）[1]。該理論認爲，球狀閃電是由普通閃電擊中含有矽元素的土壤引發的。閃電的高溫會将土壤中的矽蒸發并噴射到空氣中。如果有碳存在（例如來自有機物），它會優先與空氣中的氧反應，留下一個純矽蒸汽球。随即，氧氣重新與矽結合并迅速氧化，産生的放熱反應形成一個白熱化的等離子體球，燃燒持續數秒。該理論得到了巴西佩爾南布科聯邦大學的安東尼奧·帕瓦奧（Antonio Pavão）和傑爾森·派瓦（Gerson Paiva）在2007年進行的實驗的支持，他們用強電弧加熱純矽晶片，産生了持續數秒的等離子體球。

不過，一些實驗表明，其他元素也可能在球狀閃電的形成中起作用。2006年，柏林普朗克研究所等離子物理學家格爾德·富斯曼（Gerd Fussman）領導的團隊在一個水容器底部引發高壓電放電，産生了他們稱之爲"等離子體球"的發光球，這些球從水中升起，并持續約300毫秒——幾乎是此類等離子體預期壽命的100倍。此外，這些等離子體球相對低溫，甚至沒有灼燒它們路徑上的一張紙。這一結果很有趣，因爲球狀閃電經常出現在水體附近；實際上，前文米哈伊爾·德米特裏耶夫在1965年的偶遇就發生在奧涅加河的河岸上。

如果球狀閃電确實是等離子體，那麽是什麽将它束縛在球體内？畢竟，在等離子物理學實驗中（例如核聚變反應堆），必須使用外部産生的磁場來控制等離子體。答案可能在于一種被稱爲磁斯格明子（Magnetic skyrmion）的獨特物理實體上，斯格明子是一種多重磁渦旋的集合體，形成一個穩定、自包含且自我增強的波包或孤子。這種磁渦旋的組合體，理論上可以使等離子體在不需要外部電源的情況下自行束縛數分鍾。盡管在1970年代首次被理論化，并在1990年代作爲球狀閃電的解釋提出，但直到2018年，阿默斯特學院和阿爾托大學的物理學家團隊才在實驗室中用玻色–愛因斯坦凝聚（當原子被冷卻到接近絕對零度時形成的一種奇異物質）成功地創建了一個斯格明子。盡管确認斯格明子是否真的是球狀閃電長壽命的關鍵仍需進行大量研究，這一發現爲球狀閃電的研究指明了前進的方向，并表明羅伯特·戈爾卡對球狀閃電可能是穩定磁渦旋的推測非常接近事實。

盡管大多數當前的球狀閃電模型基于等離子體，但也存在一些更爲奇特的理論。例如，俄羅斯科學院的弗拉基米爾·托爾奇金（Vladimir Torchigin）假設，球狀閃電實際上是由大量光子組成，這些光子被困在一個薄氣泡中——就像肥皂泡一樣——這個氣泡會将被困住的光折射到自身上，防止其逃逸。與此同時，烏克蘭研究員奧列格·梅什奇裏亞科夫（Oleg Meshchyreyakov）提出了納米電池假說，認爲球狀閃電内部的納米顆粒類似于化學電池，産生連續的電流放電，能夠長時間維持球體。而對于球狀閃電能夠穿透固體物體的神秘能力——甚至是導電的金屬闆，有理論認爲這些球體會産生并擠壓出微小的孔洞，或等離子體産生一陣中微子——中微子是臭名昭著的惰性粒子，幾乎可以穿透任何物質。

然而，也許關于球狀閃電性質最超前的理論來自奧地利因斯布魯克離子與應用物理研究所的J·皮爾（J. Peer）和A·肯達爾（A. Kendle），他們在2010年提出了一個大膽的假設：球狀閃電實際上并不存在。兩人假設在雷雨中經常看到的光球實際上是由附近閃電産生的電磁脈沖引起的光學幻覺。爲了支持這一假設，皮爾和肯達爾指出了經顱磁刺激（TMS）的技術。TMS廣泛用于神經學研究和包括抑郁症和癫痫在内的多種疾病的實驗性治療，通過高濃度的磁場非侵入性地刺激大腦的不同區域。根據大腦被刺激的區域，TMS能夠引發各種幻覺，包括被稱爲磁磷光的移動光點或"光球"。皮爾和肯達爾證明在距離100米以内，閃電可以産生足夠強大的電磁場來像TMS一樣刺激大腦的視覺皮層，這意味着"球狀閃電"可能實際上是一種由磁場引發的幻覺。

盡管這一理論引人入勝，但它無法解釋球狀閃電的物理效應，如煙霧、硫磺氣味，以及在某些情況下留下的大面積破壞。因此，該假說隻能解釋一小部分球狀閃電的目擊事件。所有這些理論都仍然是純粹的推測。

幸運的是，2012年，中國蘭州西北師範大學的一個團隊做到了這一點。該團隊在中國西北青海高原上架設了光譜儀，以記錄常見的閃電。在7月底的一場雷雨中，距離儀器約900米的一次閃電産生了球狀閃電，使團隊得以捕獲這一難得現象的高速影像和光譜數據。光譜分析顯示出高濃度的矽、鐵和鈣——這些元素在當地土壤中豐富。這些發現爲所謂的"泥塊假說"提供了有力證據，認爲球狀閃電由閃電擊中後被蒸發和電離的土壤納米顆粒組成[2]。

盡管如此，仍需許多研究工作需要進行。目前爲止，球狀閃電這一神秘現象仍然頑強地保守着它的許多秘密。如果這些秘密終有一天被破解，不僅會終結這個千年未解的科學謎團，還可能揭示出實現清潔、可持續核聚變能的關鍵。到那時，物理學家們将真正感到如釋重負。

參考文獻：

[1]www.nature.com/articles/35000525

[2]journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.035001

文/Gilles Messier

譯/天婦羅

校對/兔子的淩波微步

原文/www.todayifoundout.com/index.php/2024/09/what-on-earth-is-ball-lightning/

本文基于創作共享協議（BY-NC），由天婦羅在利維坦發布

文章僅爲作者觀點，未必代表利維坦立場

加星标，不迷路

往期文章：