2026年04月24日 星期五
千年闪电“刺儿头”,被中国科学家“复刻”
□ 科普时报记者 陈 杰

    你见过胖成球的闪电吗?

    在刘慈欣的科幻小说里,它是能毁城灭地的终极武器,也是连接宏观与微观世界的桥梁;在民间传说中,它是能飘能走、还能穿墙入室的球形幽灵。

    面对这么一个“刺儿头”,科学家们当然不会坐视不管。中国科学院上海光学精密机械研究所的研究团队,在实验室里成功激发并稳定捕获了一个和自然界球状闪电高度相似的毫米级发光球体,首次用实验证明了球状闪电的真身——电磁孤子。

    4月16日,相关成果发表于国际期刊《自然·光子学》。

    普通闪电都是一闪而过的亮线,球状闪电却是个慢悠悠的光球。北宋科学家沈括就在《梦溪笔谈》里记录过它的神奇:一团火球闯进官员家里,木头和纸张都没烧着,可所有金属物品全被熔化了!最神奇的是,一把装在牛皮刀鞘里的宝刀,刀身化成了铁水,刀鞘却完好无损。

    一千多年来,全球类似的目击报告从未间断。从法拉第到特斯拉,一代代物理学大师都曾试图揭开它的神秘面纱,也提出了等离子体团、化学反应产生的发光气体、微型黑洞等上百种理论假说,但都只能解释球状闪电的部分特性。

    直到1955年,苏联科学家彼得·卡皮察提出“微波-电磁孤子理论”,才让一切变得合理起来——球状闪电本质上是一个被微波能量囚禁的等离子体球。

    简单来说,闪电落地会催生高能电子,并产生强烈微波。微波会把空气变成等离子体,像一只无形的手把等离子体捏成球形牢笼,将能量牢牢锁住。当内外压力平衡,这个稳定发光的电磁孤子就是我们看到的球状闪电。

    但几十年来,该理论一直停留在猜想阶段。

    这一次,我国科研团队制造出了一套超级实验装置,在一个比头发丝细千倍的50纳米区域,创造出强度惊人的电场,并将这一巨大能量注入超音速气流中,形成了一个直径不到1毫米、寿命百万分之几秒的稳定光球,跟球状闪电表现出了惊人的相似性。

    虽然,实验室里的球状闪电寿命只有百万分之几秒,且需要特殊条件才能激发,跟自然界的球状闪电还有着不小的差距。不过,这已经是里程碑式的突破,为人类解开千年谜题提供了证据,并为极端电磁能的利用打开了全新大门。

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