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第十三章

滾雷之謎

閃電是常見的自然現象,夏天暴風雨來臨的時候,突然出現一道白光,緊接著就是轟隆隆的響聲。閃電和響聲,這是雷電的基本特征。在雷電發生的時候,還能看到它的形狀,大多是“ㄅ”形,也有條狀和片狀,都是一閃而過,給人強烈的印象。

這是常見的閃電,還有一種奇特的閃電不是來去匆匆一閃而過,而是飄飄忽忽,緩慢地移動,能持續幾秒鍾,民間稱它為“滾雷”,科學家叫它是“球狀閃電”。球狀閃電是一個無聲的火球,直徑大多在10~20厘米之間,消失的時候,可能有爆炸聲,也可能無聲無息。球狀閃電不放白光,可能是紅色、黃色,也可能是橙色,還有,它不一定出現在高空,也會出現在地麵附近,甚至會穿過玻璃(不損壞玻璃)闖進建築物,飄進密閉的飛機機艙。

1962年7月的一天,在著名的泰山上,一個球狀閃電穿過緊閉的玻璃窗,鑽進一間民房,緩慢地在室內飄動,最後鑽進了煙囪,在煙囪口爆炸,隻炸掉煙囪的一個角。民房內,僅僅震倒一個熱水瓶。

1981年1月的一天,球狀閃電光顧了一架飛行中的“伊爾—18”飛機。這架前蘇聯的飛機從索契市起飛,剛飛到1200米的空中,一個球狀閃電突然鑽進了客艙,它隻有10厘米大,卻發出一聲震耳欲聾的爆炸聲。奇怪的是,人們原以為球狀閃電已經消失,誰知幾秒鍾後,它又重新出現,驚呆了的旅客看著這個“球”在頭頂飄忽,到達後艙時裂成兩個半月形,隨後又合到一起,發出不大的聲音而消失了,擔心的駕駛員立即駕機降落,發現飛機頭部和尾部各有一個大窟窿,除此以外沒有任何損害,乘客也沒有受到傷害。

在歐洲,一個雷聲隆隆的夜晚,有人看到一個黃色的火球從樹上滾下來,黃色變藍色,藍色變紅色,越滾越大,落到地麵,一聲巨響,變成3道光,向3個方向飛去,其中一道光擊倒了一個人。

1989年,我國青島的黃島油庫,就是由於球狀閃電的爆炸,引起了油罐的大爆炸。

200多年前,俄國科學家裏奇曼研究雷電,重複富蘭克林的風箏實驗,沒料想一個球狀閃電脫離避雷針,無聲無息地飄在實驗室內。這個隻有拳頭大的火球在靠近裏奇曼臉部的時候,突然爆炸。裏奇曼立即倒地死去,臉上留下了一塊紅斑,有一隻鞋打穿了兩個洞。

球狀閃電是怎麼形成的?

到今天為止,還隻能說“不知道”。曾經有科學家做過一些解釋,但還沒有統一的看法,至少有4種看法。

有一種看法是美國科學家提出來的,他們在北美洲平原拍下了12萬張閃電照片,得出一個看法:球狀閃電是從常見的閃電末端分離出來,是一些等離子體凝結而成的。

第二種看法是前蘇聯科學家提出來的。大氣物理學家德米特裏耶夫有一次巧遇,1956年,他在奧涅加河邊度假。他休息也不忘收集資料,因此在背包裏總是放著一些燒瓶,以便隨時采集空氣樣品。有一天傍晚,遇上了暴風雨和雷電,突然他看到一個淡紅色的火球,在離地麵一人高的地方朝著他滾來,火球邊緣放出黃色、綠色和紫色的小火花,發出“噗噗”的聲音。火球滾到他眼前,拐了個彎,向上升起,滾到樹叢中去了。在樹叢上,急速地轉了幾個圈,很快就消失了。德米特裏耶夫由於職業的敏感,立即采集了球狀閃電經過的地方的空氣,拿到實驗室一分析,知道空氣裏的臭氧和二氧化氮增加了。

於是,有些科學家就做了一些理論分析,估計球狀閃電內部的溫度達到1500~2000℃,在這樣的溫度下,空氣中的氮的性質發生了變化。從不活潑變得活潑起來,並能與空氣中的氧生成二氧化氮。同時,在2000℃的高溫下,也容易形成臭氧,臭氧很不穩定,又分解開來並放出能量,空氣的溫度迅速上升,人們就看到了火球。實驗證明,這兩種氣體同時存在的時間,大約在14秒到2400秒之間。這種說法可以歸結為空氣中存在著發光氣體。

還有兩種看法是:等離子層內的微波輻射;空氣和氣體活動出現反常。

岩壁潑水現字之謎

四川省仁壽縣境內的黑龍灘風景區,素有“蜀中西湖”之稱。在黑龍灘風景區尾部與五裏橋碼頭遙遙相對的地方,有一處岩壁。壁上刻一石龍,長約15米,半浮於水麵,半隱於水中。風起浪湧,石龍似乎呼水擁浪而來,蔚為奇觀。令人更感神奇的是,石龍左上側鑿有一尊身高約8米的佛像,體態勻稱,神情怡然。佛像兩側的岩壁和古碑一樣,光潔如新,了無痕跡。如果遊人掬水潑其上,右側石壁立顯幾行墨筆楷書大字,風格遒勁,筆畫清楚;左側石壁,則顯現一幅功力深厚的墨竹畫。隨著水漬漸消,這些字、畫又漸漸隱沒。兩石壁上無墨跡與刻痕,為什麼潑水其上即能現出字畫?據傳,這簍上字畫是北宋名畫家文與可在熙寧三年(公元1070年)用一種特殊材料製成的墨,寫畫在石壁上的。

無獨有偶,湖南省桑植縣新街鄉也有一塊“顯影石”。石長3尺,寬1尺多,高5寸,石麵光滑。人們隻要在上麵倒上一碗清水,石麵上很快就會顯現出四棵飽含水氣的鬆樹影子,過兩三分鍾後;這些影子又漸漸消失。這種現象及原因尚待解釋。

超級大爆炸

20世紀最大的科學成果之一,就是發現了宇宙正在膨脹,或稱“宇宙大爆炸”。

人們對宇宙的研究是從測量恒星之間的距離開始的,這把“量天尺”就是光譜——遠處恒星射來的光在光譜上向藍色一端移動時,說明它離我們較近,如果向紅色一端移動,則離我們較遠。美國天文學家埃德溫·哈勃正是在測量遙遠天體的距離時驚異地發現,大部分星係發出的光,在光譜上都是向紅色一端移動,這就是“紅移”。這意味著它們都在以飛快的速度,遠離我們而去。當時測出的最高速度竟達每秒3800公裏,而且星係之間也是越離越遠。不管我們位於哪個星係都會看到,其他星係都在飛速離開我們退行,其速度隨距離的增大而增大。

這意味著整個大宇宙每時每刻都在變動,而且非常激烈,就像發生了一場大爆炸。那些被炸得四散飛去的碎片,不正是相互越離越遠的星係嗎?反推回去,那麼昨天的星係肯定比今天挨得更近,去年的宇宙也比今年的小,假如我們回到極遠的過去,就會看到各個星係緊挨在一起,那時的宇宙小極了,今天宇宙中的全部物質,最後都被壓縮到一個“點”上。當壓力超過臨界點時,大爆炸就從這個點上發生了,時間和空間由此開始。爆炸之後生成的宇宙不斷膨脹,原來被壓縮得無限緊密的物質,就像炮彈爆炸後,彈片四散飛開一樣,然後組合成了今天我們所能見到的各種星係、星雲。當爆炸後的溫度冷下來後,宇宙便開始收縮,最後又回到那個無限致密的“點”上——這便是宇宙生命循環的曆史。

美籍俄國物理學家伽莫夫預言,作為大爆炸後逐漸冷卻的遺物,今天的宇宙中存在一種溫度很低的電磁輻射,即所謂“宇宙背景輻射”。這個預言很快就得到了驗證,美國科學家彭齊亞斯和威爾遜於1965年用微波探測器,果然探測到了這種來自宇宙深處的微波輻射,從而證明了“宇宙大爆炸”理論成立,為此他倆榮獲1978年度的諾貝爾物理學獎。但伽莫夫卻什麼也沒得到,所以當有人問他,宇宙大爆炸開始之前,又發生了什麼事呢?伽莫夫不無煩惱地回答:“上帝正在為提這個問題的人準備地獄!”

另外一些更前衛的科學家,則為這個刁鑽的問題提供了另一種答案——他們使用“宇宙”這個概念時用的是複數,這就是說,我們生存其中的這個宇宙爆炸之前,存在著另外一個甚至多個宇宙,聯係它們的通道,就是“黑洞”這一類極端的物理現象了。

原子內部的奧秘

原子的這個微觀世界又是怎樣的呢?原子是不是最小的微粒,能不能再分呢?

1897年,在英國科學家湯姆生發現電子以後,人們開始揭示原子內部的秘密,認識到原子不是最小的微粒,而是具有複雜的結構,還可以再分。

在原子中,居於原子中心是原子核,原子核的周圍有若幹個電子圍繞著它並運動著。這仿佛是一個“太陽係”,“太陽”是帶正電的原子核,繞著“太陽”轉的“行星”就是帶負電的電子。隻是在這個“太陽”裏,支配一切的是強大的電磁力,而不是萬有引力。