幽谷灵光

刘安立

“那是挪威山脉一个月朗星稀的夜晚，稀疏的星星仿佛就在眼前。周围的一切都冷冰冰的，但景象出奇地好。接着，不知哪里发出了‘砰’的一声，一个光球就被点亮了！”比约恩·基特尔·霍奇事后摇着头，难以置信地说：“这种场景令我终身难忘。我不得不思考：这到底是怎么发生的？”

霍奇是挪威厄斯特福尔大学的电子工程师。他说，这次灵光现象目击事件发生在2007年。所谓灵光现象，是指过去至少100年来出现于挪威中部赫斯达伦山谷上方的盘旋的闪光球。有时候，光球有一辆小汽车一般大，飘浮时间长达两小时。其他时候，光球向山谷底部飘去，逐渐淡出视野。还有一些蓝色和白色光球，它们眨眼间出没。光球不仅出现在夜间也出现在白天，而白天见到的光球看上去像是天空中的金属球。毫不奇怪的是，当光球在20世纪80年代初每周浮现多达20次之后，“飞碟学者”们欢呼赫斯达伦谷是通往其他世界的门户，并且蜂拥到那里举行庆祝活动。

从那时开始，一个国际科学家团队一直在研究赫斯达伦谷灵光。对于他们来说，这个山谷的奥秘比“飞碟”要激动人心得多。如果能查明这里有什么能量在驱动如此奇特的电光秀，就可能有助于解释发生在世界其他地方的神秘光，还可能洞开以一种极端方式存储能量的可能性。虽然这只是一个很大的可能性，但这个团队决定从2014年夏天开始重返赫斯达伦谷，测试有关神秘灵光发生机制的一系列理论。从最近的实验室研究中获得的线索，再加上一整套新型观测仪器和传感器，科学家有可能在近期破解灵光现象之谜。

如果不是因为厄斯特福尔大学计算机工程师埃尔林·斯特兰德的缘故，赫斯达伦谷或许已经沦为又一个飞碟迷聚集之地。1982年，他和一群人从奥斯陆出发，往北行驶了400千米，专程去观看挪威媒体所报道的“飞碟”。但与其他人不一样的是，他的心中装的根本就不是“飞碟”或外星飞船。他后来回忆说：“我想的是：作为一种盘旋的奇异光，它背后的物理学是什么？”他很快就发现，无人对此提出解释。他当时的印象是，科学家不想参与其中，主要原因就是“飞碟”这个词。言下之意是，主流科学界并不认同所谓“飞碟”的说法。

稍有些灰心丧气之下，斯特兰德召集了一些朋友，借来一些设备，在几个有同情心的挪威物理学家建议下，他在1983年发起了“赫斯达伦计划”。这是第一个旨在对灵光现象进行科学研究的尝试。1984年夏天，他们对赫斯达伦谷的首次重访目击了188个光球，并且肯定其中有53个不能被解释为建筑物闪光、汽车或飞机。他们拍摄了灵光，向灵光发射了激光，利用雷达追踪灵光的运动轨迹，还进行了一系列的其他测试。这些观测让他们最终下结论说，灵光现象毫无疑问是一种实实在在的现象。然而，对于灵光的产生原因，他们却没能找到几个线索。放射性和地震活动都可能产生光，但这两方面的测量都没有取得实质性结果。不过，在一些灵光被目击到之前，研究者们的确注意到了该地区磁场活动的小变化。

不久，正如灵光来得很突然一样，它们去得也很突然，“赫斯达伦计划”不得不停摆。直到1993年斯特兰德团队再度造访这座山谷时，他们才发现当地人其实一直都在目睹灵光，只是因为媒体的嘲弄，他们不得不保持沉默。斯特兰德团队立即行动起来，在1994年组织了一次赫斯达伦谷灵光现象研讨会。许多到会者其实是对其他的大气神秘现象例如球形闪电和圣爱摩火（请参见相关链接）感兴趣，于是他们对于把赫斯达伦谷作为一间天然实验室的可能性也很感兴趣。这次会议催生了用雷达测量灵光规模、形状和速度的新尝试，科学家们还采用光谱仪来分析构成灵光的元素有哪些。与会者们还决定搜寻电磁及地质异常，因为它们或许能解释赫斯达伦谷为什么会成为灵光的热点地区。

由意大利、挪威和法国科学家组成的一个小团队，从2000年开始每年9月都重返赫斯达伦谷，把研究灵光当成一门“副业”来干。他们的测量显示，灵光不发声，看起来还低温——至少不会烧灼与它们接触的地面或树木。但也有证据显示，如果灵光着地，就会杀死土壤中的微生物。斯特兰德有一次观测到一个光球着陆在雪地上，虽然雪没有融化，雪地上却有光球着陆的痕迹，检测发现光球着陆地点的雪中没有微生物，然而大约15米外的雪中却有微生物。另一大惊奇是，就算没有出现灵光，赫斯达伦谷上方空气中依然有某些事情发生。雷达探测数据显示出来自不可见实体的强烈回波。

大多数灵光研究者推测，这些线索暗示某种类型的等离子体是灵光的制造者。当一种气体离子化时，它会形成由离子和电子组成的云即等离子体。当离子和电子重组时，等离子体会以光的形式释放能量。此外，等离子体已知能杀死细菌。在合适的条件下，等离子体可以足够低温，以至于能够触摸。还有，等离子体并不一定得发出可见光——有时候，它们只是在光谱的红外和紫外波段发光。

问题至此似乎就解决了？但实际上没这么快：等离子体很难制造。要想制造等离子体，需要把温度提升至大约10000℃来让气体离子化，而这无疑需要很多能量。然而，光球在地球上会自然发生。2012年，一组中国科学家就捕捉到了自然光球的诞生过程。当时，位于兰州的西北师范大学的岑建勇及其同事在一个偏僻地点研究风暴时，他们的仪器十分幸运地记录到了击中不远处地面的一道闪电，它产生的一个5米直径的球形闪电光球在空中飘浮时间超过一秒钟。特种分析暗示，这个光球包含硅、铁和钙。耐人寻味的是，赫斯达伦谷灵光的光谱也显示出硅和铁的存在，此外还有钪（音kàng）。钪不仅是当地常见的元素，而且是容易离子化的元素之一。

这看来就暗示了赫斯达伦谷灵光其实就是球形闪电。可是，赫斯达伦谷灵光与雷暴并无关系，它们在阳光依然明媚的傍晚会突然从某个位置冒出来。霍奇由此推测，在某个地方一定会有一种能量源，它能产生闪电袭击一般的能量。那么，什么东西能让一个大如轿车的光球带电和持续运动数小时呢？

也许，赫斯达伦谷的形状、微气候和地质条件能让这个山谷产生一股巨大的电流。一种理论是，强风可能会在山上激起静电流。其他研究显示，被风吹的雪或沙能产生静电荷。霍奇指出，赫斯达伦谷的山顶上有铁，冬季的极端天气包括很高速的风，也许这些风能累积电荷。另一种理论是，灵光是由放射性驱动的。具体地说，是由大气层中氡元素的衰变驱动的。这一理论的提出者是巴西物理研究中心的杰森·帕伊瓦和卡尔顿·塔夫特，他们在里约热内卢的实验室中创制了球形闪电和等离子体。他们2010年暗示，赫斯达伦谷灵光是由“尘埃等离子体”组成的。所谓尘埃等离子体，是指包含离子化尘埃和微粒的等离子体。他们使用了氡衰变来制造尘埃等离子体，并且相信类似机制出现在赫斯达伦谷。

英国伦敦帝国大学的等离子体物理学家迈克尔·科平斯同意放射性衰变可以产生某种类型的等离子体的说法。不幸的是，自从1984年首次现场实验以来，每一次在赫斯达伦谷进行的放射性搜索都没有发现这方面的任何证据。即便如此，霍奇还是决定从2014年夏季起优先搜寻氡，并且已经在出现过大型光球的一片区域放置多部氡探测器。他承认其团队未在该地区发现过释放氡的大岩石，但他们把目光投向了附近多座如今已溢水的矿井。有没有这样一种可能性：喷发自地下深处的氡气大泡泡，在进入大气层之前拾起了来自表面水中的尘埃？ 从2014年年底开始的这方面另一项研究，由意大利射电天文学家贾德·莫纳里主导。

自1996年以来，莫纳里一直在研究赫斯达伦谷光谱中的光电异常。但从2014年开始，他把注意力转向这座山谷的独特地质特征，寻找新奇能量源的证据。2011年，莫纳里及其团队分析了来自赫斯达伦谷的岩石样本，发现这座山谷从地质上一分为二：位于赫斯加河一侧的岩石富含锌和铁，位于河的另一侧的岩石却富含铜。在2012年对赫斯达伦谷的探索之旅中，有人提起山谷中一座已被遗弃的硫黄矿。莫纳里说，这对他来说真是个大新闻——既然河的一边是锌和铁，另一边是铜，如果河中有硫黄，那不就构成了一块完美的巨型电池？ 莫纳里怀疑，铁和锌组成了这块天然电池的阳极，铜作为阴极，从矿中流出的硫酸把河转化成一种电解液。这样就能解释他们在2010年测量到的一种电场异常。为测试这种理论，他的团队把来自赫斯达伦谷两侧的各一块岩石作为电极，把它们沉入赫斯加河沉积物中模拟电池，结果发现真的产生了电流，而且电流强度能点亮灯泡。

莫纳里认为，这种独特地质条件以两种方式助长了赫斯达伦谷灵光。首先，它提供离子化气体泡泡，这些泡泡是在含有硫黄的烟雾与山谷中的潮湿空气反应时产生的。第二，它在山谷中形成了能移动泡泡的电磁场，这个电磁场所创制的一条路径可能正是赫斯达伦谷灵光的“主干道”。

这看来与证据相符。如果离子泡泡是能量不够高、不足以发射可见光的低温等离子体，它们就可能不可见地飘移在山谷中，所以只有通过从它们反射的雷达波才能揭示它们的存在。莫纳里说，它还能解释灵光的移动方式。离子泡泡可以移动和改变形状，因此一团移动的灵光就只不过是这朵形态不断变化的云的照亮部分。随着云朵的一些部分被短暂激发，灵光看起来就会闪烁。

霍奇暗示，形成发光云所需的能量可能来自于电荷的累积。这也能解释赫斯达伦谷上空在白天出现的神秘金属球状物。人们看见并认为它是金属球，但它实际上却是开始发光的非常致密的云朵。

不幸的是，天然电池理论无法解释是什么提供电荷，从而让等离子体所具有的能量足以发出可见光。不过，研究者们近年来注意到，在极光出现期间灵光尤其引人注目。在2007年一次精彩的极光秀之后仅30分钟，就出现了一系列灵光。2011年，意大利研究人员拍摄到了出现于绿色极光天空下面的灵光群。事实上，一场极光意味着一片离子化的大气层，也就意味着更多电荷。

随着如此多的新线索出现，每个参与灵光科学研究的人都渴望重返赫斯达伦谷。但这并不容易。2013年8月，复杂多变的北极气候曾把一组研究者困在雪暴中。两年前，一组相机被吹落山头，砸得粉碎。然而，霍奇正在研发的一种设备将让科学家们一次拍摄下整个山谷，而不是像以往那样每次只能拍摄山谷的十分之一。他希望，这种设备能在2014年年底前或稍晚时候就投入使用，届时能很好地与雷达数据整合。

如此看来，最终破解灵光之谜似乎近在眼前了。当然，实际情况是否会这样尚待观察。而一旦破解了灵光奥秘，灵光就不会只是再秀几场而已。对灵光驱动过程的了解，或许将为在任何地点、任何时间重建灵光找到一种途径。霍奇认为，这可能会为存储能量提供一种新机制：如果研发出能捕捉带电微粒并将其捕获在其中的装置，那么就能够储存能量。

这当然还只是一种假设而已。斯特兰德等学者对此持谨慎态度。他指出，现有的种种灵光理论都基于太少的确凿事实，这可能会损害相关的研究。科学家现在能做的最重要的事情就是采集数据，直到他们确知自己正在与什么东西打交道。而不管灵光最终是否能为我们提供一种清洁的能量源，还是只是提供一种奇异的物理学理论，有一件事都是确定无疑的：真相正盘旋在赫斯达伦谷上空，一队科学侦探不找到真相就不会善罢甘休。那么外星人呢？它们肯定无关赫斯达伦谷灵光，也无关地球上的其他奇光。

球形闪电

球形闪电是一种未知的大气放电现象。这个词语并不是严格的科学术语，而是指对直径从蚕豆大小到好几米的空气中发光球体的一些报告。球形闪电经常被与雷电关联起来，但球形闪电比只持续瞬间的闪电存在时间长得多。许多早期的球形闪电报告说，光球最终会爆炸，有时候会造成致命后果，留下一股硫黄气味。过去几百年来，人们对于球形闪电提出了许多种科学假说。2014年，偶然捕捉到的光谱学数据为气化硅的球形闪电假说提供了支持。

直到20世纪60年代，大多数科学家都认为，尽管全球都有球形闪电的目击报告，但球形闪电并不是一种真实现象。实验室实验能产生与球形闪电报告所描述情况类似的效果，但自然界是否存在这样的现象却仍不清楚。由于球形闪电发生频率不高，不可预测，因此有关天然球形闪电的科学数据匮乏。对球形闪电存在的假设几乎只是基于公众对这种现象的报告，而这些报告常常互相矛盾。所以，球形闪电的真正本质至今依然未知。2014年1月发表、包含录像的一项球形闪电科研结果，被认为是有关球形闪电的首个光谱研究。

圣爱摩火

圣爱摩火是指大气层中一个强电场（例如由雷暴或火山爆发产生的电场）里由尖利物体或带尖端物体电晕放电产生的发光等离子体。圣爱摩火得名于意大利文中水手保护神之名。这种现象有时候会在雷暴期间出现于航海的船只上，表现为一个光球，水手们对它有着不一般的敬畏，这能解释它的得名原因。因为圣爱摩火是空气中电活动的指针，它会干扰指南针，所以一些水手可能视它为厄运或风暴天气的征兆。但也有历史学家认为，圣爱摩火也可能被一些水手视为好兆头，不然它就不会被以保护神的名字来命名。

圣爱摩火是等离子体这种物质的一种形式。等离子体也产生于恒星、高温火焰和闪电。等离子体周围的电场导致空气分子离子化，在弱光条件下产生明显可见的微弱发光。产生圣爱摩火需要每厘米大约1000伏特，这个数字在很大程度上取决于物体的几何形状。尖角会降低所需的电压，因为电场更集中于高曲率区域，于是尖角放电更强烈。

雷暴时存在能产生圣爱摩火的条件，因为这时云层与下面的地面之间存在高的电位差。空气分子发光就是这个原因，由此形成圣爱摩火。地球大气层中的氮和氧导致圣爱摩火发出蓝色或紫色的荧光，这与霓虹灯发光的机制类似。