球状闪电是一种视错觉

阿盖尔

编者按

几个世纪以来的目击证据已证明有一种被称为球状闪电的神秘大气现象是存在的：在遭遇雷暴天气时会形成一些漂浮于空气中的具有光能的球状物，短暂停留几秒钟然后突然消失，它们的大小从一块小石头尺寸到几英尺直径不等。因为很难通过科学方式来研究这一现象，所以人们对此一直争论不休。1970年报道的几桩事件使爱德华·阿盖尔联想到球状闪电可能是由视觉余像引起的错觉。阿盖尔的解释只是多种可能性中的一种，人们对球状闪电的成因甚至球状闪电的真实性的争论直到现在也没有停止。ft　　英文

去年发表的关于球状闪电的文章[1-9]数不胜数，其中有很多文章在试着解释闪电球的形成过程、属性特征和活动特点。尽管人们在理解这些莫名其妙的现象方面并未取得进展，但却从来没有人质疑过这一现象的真实性。1936年，汉弗莱斯[10]对球状闪电的存在提出了强烈的质疑，最近舍恩兰德[11]也表达了同样的观点。他们都认为这一现象可能是一种视错觉。既然阿尔特舒勒等人[8]都已经引入了核反应来解释这个闪电球，那么人们似乎值得重新审视在视觉生理学中寻找一种解释的可能性。ft　　英文

虽然视觉余像现象非常复杂，但它最主要的效应——负余像是大家所熟知的。正余像的出现频率略低，它是在我们观察一个比周围环境亮得多的光源时产生的。在这篇文章中，我将要假设大地的水蒸气、植物或金属有时能够被闪电靠地面的一端击中，从而形成了由电离气体以及高温粒子组成的球状区域，并且从这个球内发出的光的强度足够高，以至于能在观察者的眼中形成一个正余像。雷勒[12]在他的报告中全面考查了有关球状闪电的情况，他发现了一个有趣的现象：“报告观察到球状闪电的人数是报告看到一般闪电击中某个点的人数的44%”。这一现象可以通过假设有大约半数的击中地面的闪电在击中点处产生了高光度的球来解释。事实上，无论球状闪电是真实的还是虚幻的，这类假设都是必不可少的。ft　　英文

正余像效应的行为和表观特性与球状闪电非常相似。正余像的形状总是和激发源的形状保持一致，人们通常会用一个球来描述正余像的形状。只有在正余像被观察者“投射”到与他和激发源之间的距离一样远时，所看到的正余像才会和激发源的大小相同。举例来说，如果激发源在户外，而观测者把注意力集中在窗户上，通过窗户看外面的激发源，那么他看到的尺寸会小于实际的大小。这样就可以解释在室内观察到的闪电球为什么相对较小了。雷勒[12]指出线性尺寸和距离是能表现出显著相关性的为数不多的参数中的一对，但是他没有继续提到这意味着角直径存在极限范围。ft　　英文

正余像的颜色主要取决于激发源的亮度，而非激发源的颜色。在关于球状闪电的报告中提到过黄色、橙色，偶尔还出现过其他颜色，这些颜色都是合理的。在几秒钟的生命期内，闪电球的尺寸、形状、亮度以及颜色能在一定程度上保持稳定的现象使想要寻找一个合理的机制来解释球状闪电的理论家[8,13-16]和想要再现球状闪电现象的实验家[3]感到无计可施。而另一方面，这些特征的近似稳定不变又恰好是正余像效应所特有的。ft　　英文

正余像属于视椎细胞效应中的一种，它通常会在视网膜中心附近成像，而想要看清这一假想目标的观察者，会试图使其更精确地聚焦在视网膜的中心，尽管这是不可能做到的。如果观察者的眼部肌肉试图校正这一偏离中心的误差，就会导致正余像投影在观察者的视觉背景中产生线性漂移。在自然环境中，当观察者努力弄清这种反馈运动的意义时，反馈运动将会与不同程度的自发调整动作结合在一起。ft　　英文

正余像穿过诸如玻璃屏或金属屏这样的物质表面是有可能的，这已在闪电球的报道中得到了证实[3,4]。不论在哪种情况下，物质表面都不会被烧焦或破坏，而且余像的尺寸、形状、颜色或亮度也不会因为穿过过程而发生变化。ft　　英文

正余像可以持续2秒~10秒，持续时间长短与周围环境有关，据报道大多数闪电球的持续时间具有同样的量级[12]。与闪电球一样，正余像的消失会很突然。正余像在产生时是没有声音的，但是假如普通的观察者事先对该现象的产生有所预见，那么他会发现想象出“合适”的伴随音并不是一件很难的事情。比尔斯[17]已经证明：在观察自然现象时，多数人能轻而易举地“听到”适当的声音，他发现大多数居住在加拿大北部的居民曾声称听到过北极光的声音。报道的声音频谱有很高的吻合度，在不同观察者所描述的声音之间并没有太大的差别。显然，如果能够听到一个正在消失的闪电球发出的爆裂声，那么听到北极光的沙沙声也就是很自然的事了。奇怪的是，报道称人们在室内看到的闪电球在消失时通常是很猛烈的，但是几乎不会造成破坏。ft　　英文

根据心理学原理，在听觉和嗅觉上的幻觉是一样的，但是很少有人对气味有强烈的预期，因此关于球状闪电有气味的报道只有为数不多的几个例子。一种适当的气味可以让观察者联想到他所熟悉的某种电气设备；或者更玄妙地和危险、神秘联系起来。比如，如果他的联想朝超自然的方向延伸，他会联想到地狱里的磨难。以上谈到的是对球状闪电气味的报道[18]。ft　　英文

在白天日光非常强烈的情况下，正余像是十分罕见的。但是，当光线暗淡的时候，比如恰好遇到雷暴天气，尤其是在观察者处于室内的情况下，任何一个亮度类似于磨砂灯泡的光源都很容易使正余像得以形成。因为闪电主要是发生在户外的现象，所以在室内看到那么多闪电球就会显得不同寻常。如果用正余像来解释，这一奇怪现象就不言自明了。ft　　英文

一个确信自己看到了自然界中偶尔发生的现象的观察者，很有可能是被正余像欺骗了，这一论点绝不仅仅是一个推测。两名看到了雷夫尔斯托克火流星下落的目击者[19]分别报告称流星落在了不远处的低地上，并且在地面上弹了几下才熄灭。很可能这两位观察者的视线在火流星落到远处的山峰后面之后，就跟随着正余像降到了海拔为零的地方。在地面上，正余像漂移与物理预期之间的偏差导致了一个不稳定的状态，处于这种状态下的正余像在消失之前会发生短暂的振动。ft　　英文

有几份报告指出，大量的能量会从闪电球中释放出来。最著名的例子要数古德利特[20]所描述的雨桶中的水被闪电球烧热的现象。如果球状闪电是一种视错觉，那么就应当将这个报告以及一些类似的报告归为不实的报告。这样做并非不讲道理，因为有很多观察记录可以证明这一点。ft　　英文

毫无疑问，要最终解决球状闪电的本质问题还需要更多的实验结果来验证，而非更大量地收集观察者的报告。幸运的是，通过实验研究就可以揭开球状闪电的真相之谜。我发现很容易用灯泡、频闪闪光灯和摄影闪光灯作为强光源模拟闪电球以产生漂移的正余像。不过，这种定性研究还需要得到进一步的证实。我们希望有一个配备心理视觉研究设备的实验室能够接受这一课题；并且希望在科学文献中对“人造”球状闪电的报道量接近于对自然现象中球状闪电的报道量。ft　　英文

（孟洁　翻译；肖伟科　审稿）