这种神秘的暗物质，居然也被认为是造成恐龙灭绝的原因 | 徐星

 中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员

恐龙是孩子们最爱的动物之一，为什么孩子们会喜欢恐龙呢？我想，有一个原因，是孩子们天生的好奇心，他们想知道世界上各种各样的事情。比如，恐龙最明显的特征就是身形巨大，他们会想，为什么恐龙会长这么大呢？

另外，恐龙世界有很多明星，比如霸王龙、三角龙。我们都是“追星族”，既喜欢人类世界中的明星，也喜欢大自然当中的明星，这些可能都是同学们喜欢恐龙的原因。

其实恐龙不仅是孩子们的最爱，也是一些科学家的最爱，包括我自己。

我们来看几个简单的数据。美国知名杂志《科学》曾在创刊125周年的时候刊登了一篇文章，列举了“人类需要解决的125个科学问题”。

大家看这些问题，它们都是人类科学面临的最基本的一些问题。比如，什么组成宇宙？我们能不能发现一种物理理论来解释世界上所有的现象？这些都是很重要的问题。

但我们没想到的是，这125个重要科学问题中，很多都和古生物学、演化生物学有关系。比如，花是怎么死亡的？什么导致了大灭绝？为什么恐龙那么大？这些问题科学家们特别感兴趣，也特别想解答。

为什么古生物学会成为我和许多科学家的爱好呢？这或许是因为我们要到大自然中从事相关工作，我们的工作地点经常是美丽而又人迹罕至的地方。

比如，天山脚下。大家看，这不是明信片上的天山，这是真正的天山，山好像真的在天上。山脚下这些裸露的岩石，就是我们寻找和研究恐龙化石的地方。这项工作让我们可以真正拥抱大自然。

当然作为科学家，最重要的是要有所贡献、有所发现。实际上，从事恐龙研究，从事古生物研究，让我有很多机会享受科学的发现。

2012年英国知名杂志《自然》刊发了一篇报道，讲述了我发现的各种各样的恐龙化石。在过去的很多年当中，我自己在恐龙演化和鸟类起源等方向的研究，确实给我们的学科做了一点贡献，我也很享受这种发现的乐趣。

从小学到初中，从高中到大学，再到走上社会，通过跟父母的交流，通过观察周边的人与事，你们会发现，人的一生需要做很多事情。现在同学们的首要任务是学习，但走向社会以后，你们想做什么？

很多人说，我想当明星，我想唱歌，我想当体育运动员，我想当医生……每一个在社会中生存的人都需要做一些事情，这些事情有时是为了满足生活所需，比如挣钱买房、买汽车。

但当这些需求得到满足后，你会发现你还有更多的需要。什么需要？需要被尊重，需要社会的认可，需要给社会、给国家做贡献，这样你才能感觉到自己是一个真正有价值的人。

对于我来讲也是这样。通过研究恐龙化石，我实现了自己的人生价值。当然，每个人的成长过程并不一样。有些从事恐龙研究的科学家从小就很喜欢恐龙，或者喜欢古生物；一些有名的物理学家，他们从小就喜欢物理学。

有很多人小时候就知道自己喜欢做什么，知道以后想从事什么工作。同学们以后会发现，从小就知道自己喜欢什么，然后慢慢将它发展成兴趣和所长，最后将它作为终生的职业，这对于一个人来说真是最幸福的一件事情了。试想，如果你一辈子做着你不感兴趣，不喜欢的事情，那生活多么悲催啊！

当然，也有很多人并不是这样。这张照片拍摄于1992年，那个垂头丧气的的小伙子就是我。那时尽管我已经20多岁了，但还不知道自己喜欢什么，想干什么。

一直到快30岁，我才知道，原来研究恐龙是一件非常有意思的事情，原来研究恐龙也可以对科学、对社会做出很大的贡献。

所以，兴趣可以与生俱来，也可以后天培养，只要有兴趣，任何时候都不晚。最重要的是，一定要找到自己的兴趣所在，并争取将它发展为今后的职业。

言归正传，我们接着讲恐龙。我想跟大家分享几个研究恐龙过程中发生的小故事。

第一个小故事是关于恐龙灭绝的。恐龙灭绝的原因是恐龙研究当中最有意思的。

我给大家列出了几种有代表性的假说，包括陨石或小行星撞击地球导致恐龙灭绝，距今6600万年前发生的大规模火山喷发导致恐龙灭绝等。

科学家们到底是怎么得出这样的假说？他们到底是怎么做研究的呢？其实，关于恐龙灭绝的原因，除了以上常见的说法，还有很多各种各样的说法。

比如，黑洞灭绝假说。黑洞会不会导致恐龙灭绝，我们可以探讨，可以研究。

但有一位科学家提出了比“黑洞灭绝假说”更奇怪的说法——暗物质导致恐龙灭绝！

大家知道暗物质吗？暗物质是科学家近几十年才意识到可能存在于宇宙当中的一类物质。生活中，人类看得见和看不见的物质，一般都被认为是可见物质，包括我的身体、我穿的衣服、我呼吸的空气，等等。

以前我们一直认为宇宙是由可见物质组成的，但在过去的几十年当中，陆续有些科学家发现，宇宙中也许存在一种我们根本看不见的物质，它们构成了宇宙95%的组成部分，而那些我们熟悉的物质只构成宇宙的5%。

暗物质是非常大的一个科学发现。虽然到现在为止，暗物质还没被直接探测到，但已经有大量证据表明暗物质大量存在于宇宙中。

就是这种神秘的、刚被科学家们预示有可能存在的暗物质，居然被某个物理学家认为是造成恐龙灭绝的原因。这位物理学家到底是怎么得出这个结论的呢？我们来看看这张图。

图中的“大盘子”就是银河系。太阳系仅仅是银河系中非常小的一部分。就像地球围绕着太阳旋转一样，太阳系也一直围绕着银河系的中心旋转，转一圈要2.4亿年，真的是很长很长的一段时间。

围绕银河系中心绕圈转的同时，太阳系还会上下振动。而太阳系上下振动的周期是多少呢？3000多万年。

后来有一个物理学家，他对恐龙灭绝的原因也很感兴趣，在做了很多研究后，他认为恐龙有可能是小行星撞击地球后灭绝的，比如彗星撞地球。

他发现，大概每3000多万年就会有一次彗星的集中爆发期，也就是说，会有很多彗星集中出现。

这两个3000多万年之间有没有关系呢？

科学家们在持续研究恐龙灭绝和其他物种灭绝的原因。我们知道地球存在了40多亿年，在这40多亿年时间里，一直有物种在灭绝。科学家们发现，物种灭绝也有周期。在众多周期中，也有一个3000多万年的周期。

而且研究天文学、研究气候学的人也发现，地球上的气候变化也存在一个3000多万年的周期。

这么多的3000多万年碰到一起，意味着什么？意味着它们绝不是偶然的，而是互有关联的。这也是从事科学研究常用的一种方法。

科学家怎么做科学呢？他们需要了解各个学科的知识，不仅要知道数学、物理知识，还要知道化学、天文知识，然后找到众多数据，把不同的事情关联到一起。

正是通过这样一个过程，那位科学家才提出了“暗物质导致恐龙灭绝”的说法。

他认为，在银河系我们看不见的地方实际有一个很薄很薄的暗物质盘，这个暗物质盘一直存在着，然后太阳系在上下振动的时候受到了这个暗物质盘的影响，太阳系周边的一些彗星因此进入了太阳系，以致这些彗星周期性地撞击地球。其中一次撞击发生在距今6600万年前，正是那次撞击导致了恐龙的灭绝。

其实，从事科学研究经常是这样，科学家提出一些神奇的假说，然后了解各种各样的知识，最后来验证假说正确与否，这就是科研的一个过程。

下面我们不从物理学角度讲恐龙，我们从古生物的角度来讲讲恐龙。

大家觉得恐龙会谈恋爱吗？大家知道，人类谈恋爱的时候，女生总是会打扮得漂漂亮亮，想赢得男生的关注，正所谓“女为悦己者容”。

那么，恐龙和其他动物是不是也这样呢？实际上，科学家们发现，动物谈恋爱的方式多种多样，什么现象都有。比如孔雀，一般是雄孔雀打扮得漂漂亮亮去吸引雌孔雀的注意，这一点和人类完全相反。

科学家们发现，恐龙很可能也像人类、像孔雀一样去恋爱。我们发现，有些恐龙像孔雀一样，长着五彩斑斓的羽毛，它们很有可能用羽毛去吸引异性的注意力。

用电子显微镜观察恐龙化石，复原它们五彩斑斓的羽毛，然后通过研究这些长着漂亮羽毛的恐龙，去探讨恐龙是怎么来谈恋爱的，这是个很有意思的故事。

那么，是谁最早发现恐龙体色是彩色的呢？是耶鲁大学一位名叫Jakob  Vinther的学生。

当年他在耶鲁大学读博士的时候，他的老师曾交给了他一个任务。那位老师认为，有些恐龙化石上保存下来的非常小的圆圆的东西，可能是一种细菌，正是这种细菌，帮助形成了恐龙化石。

当时，那位老师让Jakob接着进行研究，弄清楚这种细菌到底是如何让已经灭绝的恐龙最终形成化石的。

但是，Jakob通过研究慢慢地发现，老师的观点好像是错的，那些圆圆的东西可能根本不是细菌，而是灭绝生物体表的一种黑素体。

我们知道，人或鸟类之所以肤色不同，就是因为体内有不同的色素。Jakob认为，灭绝的恐龙身上一定也有色素。那这些色素能不能保存下来呢？经过一系列研究，Jakob最终确认化石上那些圆形的东西并不是细菌，而是恐龙身上的色素体。

反过来，通过研究色素体，他复原了恐龙的体色。所以，Jakob Vinther通过挑战老师，通过纠正老师的错误，发明了一种复原恐龙体表颜色的方法。

勇于挑战权威，挑战自己认为不对的事情，这是非常重要的品质。对于优秀的科学家来说，更是如此。

说到羽毛，我就再讲另外一个故事。讲一讲恐龙是如何飞向蓝天的。

我们知道恐龙体型庞大，它如果想飞向蓝天，一定非常不容易。

在过去的100多年里，人们做出了两种假说：从地面飞向蓝天，从树上飞向蓝天。

前一种假说听起来就很难实现。笨重的恐龙要克服重力从地面飞向蓝天，确实很难。

后一种假说是基于恐龙是生活在树上的小型生物而做出的，这样一来，恐龙就可以学会滑翔，然后慢慢学会飞行。那么这两种假说，到底哪种是正确的呢？

其实如果仔细观察大自然中会飞或者会滑翔的动物，我们会发现，它们都是从高处起飞的，比如从悬崖上，从树上，因为这样非常容易。

很多科学家也认同第二种假说，因为这是科学研究的简单逻辑，我们称之为归纳法。某一现象不停地发生，你就会用这个现象来推测你要研究的某一科学问题。

如果第二种假说成立，那就证明恐龙的祖先应该生活在树上，恐龙是在树上演化出飞行能力的。

但是，大量的恐龙化石似乎告诉我们，恐龙其实是生活在地面上的。

如果恐龙是生活在地面上的，它又是如何变成鸟类，如何演化出飞行能力的呢？这种逻辑推理法，我们称之为“演绎法”。

2000年的时候，我们有了一个非常重要的发现：“恐龙都是生活在地面上的”这一观点不一定正确。我们发现了一些化石，它们证明恐龙可能是生活在树上的。

比如这个小盗龙化石，从它的一些身体结构，比如脚趾的大小，都可以推断出小盗龙可能生活在树上。

如果小盗龙生活在树上，有没有可能更多的恐龙都生活在树上呢？科学家早就证明了大多数恐龙是生活在地面上，但也有一些像小盗龙这样的小型恐龙可能生活在树上，它们在树上慢慢演化出了飞行能力。

这个发现让我们把生活在地面上的和飞行在天上的恐龙联系到了一起。

后来我们有了更惊人的发现：小盗龙身上的羽毛是不对称的。

我们知道，一般飞行能力强的鸟类，羽毛是不对称的；飞行能力弱甚至不会飞的鸟类，羽毛是对称的。小盗龙化石显示，小盗龙长着不对称的羽毛，这是不是证明它已经具有了很强的飞行能力？

而且这种不对称的羽毛不仅长在翅膀上，还长在脚上，甚至长在尾巴上。

如果将其复原，它可能是一只长得特别奇怪的四翼恐龙。

是否存在四翼恐龙？是否存在长着四个翅膀还会飞的恐龙？好像我们只能通过研究化石才能得出相关的结论。

实际上，在我们研究之前，其他科学家也找到了小盗龙和其他类似小盗龙的恐龙化石。但是，通过研究同类型的化石，他们得出的结论和我们的完全不一样。

比如，一个小组研究后认为，这种类似小盗龙的恐龙根本就没有长不对称的羽毛；另一个小组研究后认为，和其他正常恐龙一样，小盗龙的脚上并没有长羽毛，只是翅膀上长了羽毛而已。

为什么这些科学家会得出和我们完全不一样的结论呢？实际上，他们研究的化石跟我们的一模一样，但是他们犯了一个小错误。什么小错误呢？

不仅是研究恐龙化石，做其他各种研究，都需要我们先学会一些知识，这些知识能帮助我们更好地研究，但同时也会禁锢我们的思维。

为什么刚才提到的那两个小组，一组认为小盗龙脚上没有羽毛，另一组认为小盗龙身上根本就没有长不对称的羽毛呢？

因为这之前人们从来没有见过脚上长有羽毛的恐龙。在很多人的认知里，鸟类的翅膀上长有飞羽，脚上不长羽毛；生活在地面上的恐龙不会长出不对称的羽毛。

这是科学家基于原来的知识局限得出的结论。也正是由于他们受到了思维的禁锢，才让我们有机会继续我们的研究。

所以，在他们2002年发表相关论文之后的一年，2003年我们也发表了自己的看法，认为他们讲得不对，小盗龙应该长着四个翅膀，它的羽毛是不对称的。

我们发表的这篇论文成为了很多科学家关注的焦点。而且通过这篇论文，我们还提出了“四翼恐龙如何演化出飞行能力”这样一个假说。

刚才我举了一个研究古生物的例子来说明在科学研究中，人们会经常受到固有思维的影响。

其实不只是古生物学者，其他领域的很多科学家，甚至非常有名的科学家都会受到固有思维的影响。

伟大的爱因斯坦就曾在研究广义相对论的时候犯了一个很大的错误。当时，爱因斯坦用广义相对论的方程来解释宇宙的起源和演化。我们现在知道，宇宙实际上是不停膨胀，不停变大的。

但是那时候的人们认为，宇宙是大小固定且大体静态的。爱因斯坦也是这样认为的。他根据固有的理念，对一个原本写好的方程进行了修改，用以反映宇宙是不变的这样一个他认为的事实。

爱因斯坦这么伟大的科学家都会犯错，正是因为他受到了固有思维的影响。

回到刚才的话题。我们认为小盗龙长着不对称羽毛的观点能否被其他科学家所接受呢？当然不能。因为我们的观点太奇怪了，这很难让人接受。

美国加州大学伯克利分校的一位知名教授，Kevin Padian就认为我们的观点是错的。他说，也许我们的化石是假的；也许化石是真的，但我们的观察是错误的；小盗龙长四个翅膀太奇怪了，也许这跟鸟类起源，跟鸟类学会飞行能力是没有关系的。

KevinPadian专门发表了文章批判我们的观点。没有人喜欢被批评，我们被批评了肯定不开心。在座的同学们也一样，我自己也有孩子，我每次批评孩子的时候，他都会非常愤怒。

但是在科学研究中，被人批评是非常常见的现象。我们再举一个爱因斯坦的例子。爱因斯坦的相对论是现代科学的支柱之一，另一个支柱是量子力学。

爱因斯坦曾对量子力学做过一些非常重要的贡献，但很快他开始怀疑量子力学中的一些问题，所以他跟另一位伟大的物理学家——玻尔，产生了很大的分歧。他们争论了很长时间，而正是他们的争论推动了量子力学的发展。

今天，量子力学已经成为现代科技高速发展的基础，激光、核磁共振仪、电子计算机等的运用都得益于量子力学的发展。

研究恐龙也一样。Padian批评了我们，我们还要感谢他。为什么？因为他指出的我们研究当中的一些问题，一些需要解决的方向。

所以在接下来的十几年里，我们又找到了更多的化石证据，做了更多的分析。

我们发现，不仅小盗龙长了四个翅膀，其他一些恐龙，甚至一些鸟类都长了四个翅膀，这四个翅膀帮助恐龙飞向了蓝天。

当然，光做到这一点还不够，我们还需要做其他研究。

比如，我们对小盗龙如何使用四个翅膀做了各种各样的分析。我们发现，小盗龙不仅靠四个翅膀飞向蓝天，更重要的是靠它们平稳降落，靠它们控制身体的平衡。

讲到这儿，看起来恐龙能飞上蓝天的理论已经建立了，我们的研究也可以告一段落了。但实际上，科学研究不是这样，你以为结束了，实际远远不会，科学永远在进行当中。

最近我们又发现了一些更奇怪的恐龙化石，它们展现了恐龙变成鸟类的过程实际是非常非常复杂的。

比如我们在奇翼龙的化石中发现了一个棒状结构，而在以前的恐龙化石中我们从来没有发现过这种结构。

其他一些动物身上倒是有这种结构，比如一些会滑翔的飞鼠，它们的手腕处就有这种结构，它可以帮助飞鼠形成皮膜翼，而皮膜翼可以让飞鼠更好地飞翔。

从这一点来看，奇翼龙和飞鼠非常像。

在恐龙身上发现皮膜翼是一件非常奇怪的事情。

刚才说了，恐龙进化出羽毛，然后进化成今天长着羽毛的鸟类。恐龙的翅膀也好，鸟类的翅膀也好，都是由什么组成的？都是由羽毛组成的。

但是，其他会滑翔或者会飞行的动物，它们的翅膀是由什么组成的？是由皮膜组成的，比如蝙蝠、翼龙、飞鼠。

在新发现的恐龙化石中，我们居然发现了另一类动物身上的结构，这让人太难接受了。如果出现了让人很难接受的信息，就需要科学家做更多的分析和研究。

所以，我们做了各种各样的分析，包括化石的分析，微观层次的分析。

这些分析显示，这类恐龙确实跟鸟类不一样，它们长着皮膜翼，我们还复原了它们飞行时的场景。

通过这样一个过程，我们发现恐龙世界实在是太多样化了，仅仅一个飞行起源的过程，一个让恐龙飞向蓝天的过程就足够复杂了。

各种各样的研究和发现都是伴随着科学家们不停地努力，不停地否定自己，不停地被别人否定而形成的，只有这样，科学才能进步。

最后，我想给大家分享的是，通过这些年的研究，我们的部分研究成果也被成功写入国内外的一些教材中。

大家知道，中国在过去几十年里对世界经济的贡献非常大。你到国外去旅行，会发现很多国家的商店里都在卖着中国制造的产品。

但是，你学到的知识有多少是由中国人贡献出来的？非常非常少。现在人类学到的主要科学知识，大多都是其他国家人所贡献出来的。

借这个机会，我希望在座的同学能对科学产生兴趣，让我们不仅能为世界提供各种各样的产品，还能做出各种科学成果，并让这些科学成果写入教科书中。

希望50年后或100年后的教科书中，能有更多由我们中国人贡献出来的知识。让我们的贡献惠及全世界！