4月16日，中国科学院上海光学精密机械研究所团队宣布，在世界上首次人工制造出与自然界高度相似的“类球状闪电”，一举破解这一百年自然之谜。

球状闪电，一直是闪电界一个最神秘的存在，新闻之外，很多人表示好奇：自然界中到底有没有球状闪电？它的特征是什么？跟常见的闪电有什么区别？今天，中国气象科学研究院副研究员刘恒毅将为我们讲述“球状闪电那些事儿”。

中国气象科学研究院副研究员刘恒毅

作为一个跟天上的闪电打了快二十年交道的研究人员，上周新华社那条《世界首次！我国科学家造出球状闪电》的新闻一出，我的微信就炸了，从亲戚朋友到大学同学，都来问我：“这东西真的存在吗？”“跟刘慈欣写的一样吗？”“你们搞闪电的怎么现在才搞出来？”

说实话，我有点惭愧。虽然天天跟闪电打交道，但球状闪电这个“闪电界的幽灵”，我之前也只在文献里见过。为了写这篇文章，我特意翻出了德国物理学家赫伯特・博纳2025年刚出的第二版《球状闪电》—— 这应该是目前全世界最新也最完整的一本关于球状闪电的专著。书里第一句话就写得特别实在：“球状闪电研究，从来都不是大气电学的主流”。从我自己的角度来看，球状闪电这项研究既“太小”，很少发生；也太大，理论和实验难度都是世界级的，是一项性价比极低的研究方向。

德国物理学家赫伯特・博纳2025年刚出的第二版《球状闪电》

作者自己是个退休物理学家，这本书收集目击者报告、分析历史案例、跟闪电定位系统数据做交叉验证，并没有大项目资助，就是一群感兴趣的人在默默耕耘。读这本书的过程，有点像在看一个老侦探整理悬案卷宗。而报道中，上海光学精密机械研究所团队首次在实验室里造出的“类球状闪电”，相当于这个百年悬案突然有了关键证人。

那么，自然界里，真的存在球状闪电吗？

从当前的报道来看，存在，但极其罕见，而且极难研究。

博纳在书里收集了大量目击者报告——从他自己的朋友、家人，到历史上著名的案例。最打动我的是1994年德国的那个冬天：一场短暂的雷暴中，一个超强正极性地闪之后，小镇上出现了多次球状闪电报告，有的飘在屋顶上，有的钻进了居民家里，有的穿过窗帘留下焦痕。报告是气象站专业人员收集的，在事后的12个月访谈了几乎所有目击者，记忆较为清晰，发生时间与闪电定位数据精确关联，所以造假动机可以排除。

赫伯特・博纳第二版《球状闪电》中引用的一张球状闪电轨迹放大图 来源：维多利亚州立图书馆 墨尔本

但注意，前两年在网络上很流行的一个光球在铁轨附近来回蹦的“视频”里，所谓球状闪电就是假的。当时博主@无穷小亮的科普日常 也对此进行了辟谣。

最重要的目击个例是2012年我国兰州西北师范大学团队在青海给出的光谱观测。这是人类第一次也是目前唯一一次用科学仪器真正记录到自然球状闪电的光谱，证实了球状闪电不是幻觉，是真实存在的。

袁萍女士说：“那是一次非常强的闪电放电，声音像爆炸一样。闪电打到地上，引发出一个球。它存在了1.64秒，发光直径大约5米，消失时没有发出声音。”  供图：袁萍

纵观所有目击案例，当前球状闪电研究的主要问题在于，它完全不符合现代科学研究的“标准流程”。它出现的时间和地点完全随机，有记录的持续时间从几秒到几分钟不等，多数情况下只在近距离可见，而且从来没有被近距离清晰拍摄到的视频。博纳在书里吐槽说，对球状闪电研究而言，科学方法的三根支柱：可控观测、可重复实验、理论建模，至少塌了两根。所以主流科学界长期对它持怀疑态度，甚至有人认为它纯粹是幻觉、视网膜后像，或者是目击者编故事。

不过博纳引用了一个很好的可类比的案例：中高层大气放电——红色精灵（sprites）。早年飞行员报告说雷暴云上方有红色精灵，科学家根本不信，直到1994年一台低光摄像机偶然拍到了视频，大家才承认这是真的，现在甚至成了业余爱好者都能拍到的现象。球状闪电的困境类似——不是目击者不可靠，而是我们还没抓到那个“决定性证据”。

如果你只见过一次球状闪电，你可能会怀疑自己的眼睛。但如果你读过几百份报告，一个“核心现象”的轮廓就会浮现出来。博纳书中提到，全球各地的目击报告惊人的一致，和普通闪电瞬间消失的线状结构不同，球状闪电——

形状：球形或椭球形（90%以上），偶尔有环状；

大小：直径通常在10至100厘米，小的像核桃，大的也能达到数米；持续时间：秒到分钟级，能稳定“悬浮”；

运动方式：慢悠悠飘动，能拐弯，有时逆风而行；

颜色：红、橙、黄、蓝、白都有，红色系最常见；

与障碍物互动：能穿玻璃、穿墙、穿窗帘，有时留下圆洞；

出现位置：户外、室内甚至飞机舱内都有报告；

消失方式：有的安静熄灭，有的“砰”地炸开。

1901年关于球状闪电的一幅画像 来源：维基公共资源

最反直觉的是它的能量表现。很多目击者说球状闪电“亮度像100瓦灯泡”，但能在空中飘好几秒。按普通等离子体的理解，这么高温的物体应该瞬间把周围空气烤炸，但它却像被什么“兜”住了。还有一些报告说它穿过窗户玻璃后玻璃完好无损——这如果是真的，就意味着它不是一团普通的高温物质，而是某种能与电磁场互动的特殊结构。书里还提到一个有趣的统计规律：球状闪电在冬季雷暴中出现的比例，远高于普通闪电在冬季的比例。冬季雷暴本来就少，但一旦发生，产“球”率似乎特别高。这个线索我们在未来的观测研究中也会持续关注。

两百多种理论，为什么都搞不定球状闪电？

书中梳理了超过200种球状闪电理论，并把它们分成六大类： exotic（反物质、磁单极子、暗物质）、化学燃烧模型、放电模型、等离子体结构模型、微波泡模型、电磁干涉模型。

读到这里我作为一个闪电研究者，能感受到作者的无奈。大多数理论要么只能解释一两个现象，要么与观测矛盾。比如——

化学燃烧模型：球状闪电是闪电击中土壤产生的硅蒸气在燃烧，但怎么解释它穿过玻璃窗？硅火球穿玻璃？

微波泡模型：这是比较接近真相的一类。该模型的想法是，球状闪电是一个被等离子体壳包裹的电磁能量泡，微波在壳内来回反射，像光被困在镜盒里。这类模型能解释"穿玻璃"（电磁波本来就能穿玻璃），也能解释能量持续释放。但问题在于：没有金属壁，怎么把电磁波困在一个球里？能量从哪来？怎么启动？

博纳在书里倾向于一种与麦克斯韦方程组相关的思路——他认为球状闪电的本质可能是一种我们尚未充分认识的电磁结构，而不是传统意义上的“物质团”。但他也承认，没有实验室验证，一切只是假说。

现在说到重头戏。2026年4月16日，上海光机所宋立伟、田野、李儒新团队在《自然·光子学》上发表论文，标题很直接：Ball-lightning-like relativistic terahertz solitons。他们做了一件前所未有的事：在实验室里可控地生成了一个与认知中的自然界球状闪电高度相似的球形发光体。上海光机所的实验直接验证了“微波泡模型”的核心思想，但用了一个更精确的物理概念——电磁孤子。这完美契合了书中对“理想实验”的期待：不是碰运气等自然界放电，而是主动构造能量约束条件，让球状闪电“长”出来。

作为闪电研究者，我怎么看？

这项研究最让我兴奋的，不是“造出了一个光球”本身，而是它连接了两个长期分离的世界。

一方面，它证实了博纳书中反复强调的一个观点：球状闪电不是伪科学，不是幻觉，而是真实的物理现象，只是它的物理机制藏在我们对极端电磁场的认知盲区里。另一方面，这项研究也为大气电学打开了新窗口。博纳在书中花了大量篇幅讨论正极性地闪与球状闪电的关联——冬季雷暴等特殊环境下，正极性闪电比例升高，球状闪电报告也随之增多。现在我们可以开始想想，这些特殊环境的共同点是否能提供有利于电磁孤子形成的电磁场条件和等离子体环境。

当然，实验室的“微缩版”和自然界的光球之间，还有差距。而且自然界缺少强激光、没有纳米针尖的普通雷暴里，它的“启动机制”可能更复杂。

但无论如何，这个百年谜题终于有了可重复的实验入口。就像当年精灵从“飞行员的幻觉”变成教科书现象一样，球状闪电正从“边缘传说”走向“正经物理”。

作为一个曾经对它“敬而远之”的大气电学研究者，能在2026年见证这个突破，比单纯读书看文献刺激多了。