破解球状闪电百年谜题中国科学家复刻刘慈欣笔下的“死亡火球”
当那蓝色的电光闪起时,窗外的雨珠在一瞬间看得清清楚楚,那雨珠似乎凝固了,像密密地挂在天地间的一串串晶莹的水晶……
如果你读过刘慈欣的科幻小说《球状闪电》,一定对这段描写印象深刻。小说里,这颗神秘的“幽灵球”在一瞬间将主人公的父母化为灰烬,也点燃了他穷尽一生破解这个科学谜团的执念。
如今,这个只存在于科幻小说中的场景,被中国科学家在实验室里真实复现了。
2026年4月16日,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称“上海光机所”)的团队在国际顶级期刊《自然·光子学》上发表论文,宣布他们首次在实验室中可控地制造出了“类球状闪电”,并证实了它的本质——电磁孤子。
用一个更浪漫的说法:科学家造出了一个“光做的幽灵球”。
一个困扰科学界百年的“幽灵”
球状闪电,俗称“滚地雷”,是自然界最神秘的电磁现象之一。
在目击者的描述中,它通常是悬浮在空中的发光球体,直径几十厘米,能持续数秒甚至数分钟。它会飘行、会穿墙、会突然爆炸——像一个不受物理规则约束的“幽灵”。
法拉第、特斯拉、诺贝尔奖得主卡皮查……百年来,无数科学巨匠都曾被这个谜题折磨。问题始终卡在一个关键点上:一团炽热的等离子体,凭什么能在空气中“聚而不散”?
按照常识,高温等离子体应该会瞬间膨胀炸开,但它没有。这说明背后一定存在某种精妙的动态平衡。此前有理论认为,球状闪电可能是“电磁孤子”——一种能够“自我约束”的稳定波动结构。但这一切只是猜想,始终缺乏可重复、可精确诊断的实验验证。
直到上海光机所研究员宋立伟、田野和李儒新团队,用一台“神器”——中国自己“智”造的“羲和”激光装置,打破了僵局。
羲和:10拍瓦的“人造太阳”
“羲和”有多猛?它是国际首个10拍瓦级超强激光。10拍瓦,你不需要记住这个数字,只需要知道——它能在实验室里能造出一个“小太阳”,也因此得了“羲和”这个名字——在中国神话中,羲和是太阳的母亲。
为“手搓球状闪电”,上海光机所的科学家设计了一个很精巧的装置,里边包含3个核心部件:一根极细的钨针尖(顶端曲率半径仅约50纳米,比病毒还小几百倍),一股超音速的氩气(喷出的气体速度快过音速),一束羲和激光(提供10拍瓦的驱动能量)。
当激光打上针尖,激发出一种叫“太赫兹表面波”的电磁波。针尖的纳米结构把电场强度顶到了100亿伏特/米——这能量大到能把电子踹到接近光速。
同一瞬间,氩气喷进来,被电场撕碎成等离子体。电场力把等离子体的电子和离子往外推,中间留下一个球形空腔。
最精彩的部分来了:球壳表面的太赫兹辐射压,和等离子体内部的热压力,在膨胀过程中刚好互相抵消。
结果就是——太赫兹波被自己“关”在了球壳里,形成了一个光做的茧。
这个“光之茧”就是球状闪电的本质。直径百微米,寿命百纳秒。
别嫌小。按物理比例放大到自然界的大小,寿命正好是几秒钟——和目击者说的一模一样。可以说,科学家造出来的,是球状闪电的“微观双胞胎”。