音爆是物体在空气中的移动速度超过音速(音障)时产生冲击波而出现的听起来像巨大爆炸的声响。

通常,我们认为音爆离我们很远,毕竟在我们的认知中,通常一些超音速的飞机才能产生音爆。
但其实音爆离我们并不远,因为在公园里一些老大爷在挥舞长鞭时,通常能发出巨大的响声,这种响声并不是鞭子在折叠碰撞时发出的声音,而是鞭子末梢速度达到音速(340米/秒)而产生的音爆,所以,公园里挥鞭子,其噪音污染程度是相当高的。
通过外力来产生音爆是可以的,那么地球上的生物本身能不能产生音爆呢?答案是能,但非常的困难。
在现存的生物中,飞行的生物是无法突破音障的,飞的最快的鸟游隼最快不过389公里每小时的速度,离音速1224公里每小时还差得远呢。
有人说螳螂虾的击打速度可以突破音障,但其实它的附肢弹出时最快的时速才仅有80公里每小时左右,离音速远着呢。
从目前的研究看,现存速度能突破音障的生物只有一种它就是球孢水玉霉(
Pilobolus sphaerosporus),它是水玉霉科下的一种真菌,主要生长在动物的粪便上,它们的繁殖靠的是喷射孢子,在生长时,它们的孢囊梗逐渐的吸水膨胀,形成孢囊下泡,为白色透明状,与此同时孢子囊由最初的黄色变为黑色,逐渐的成熟,之后吸满水的孢囊下泡会突然爆破,将黑色的孢子囊喷射出去。
在这个过程中,它要在2微秒内即200万分之一秒从静止加速到8米/秒,这个速度显然已经超过了音速。
除了球孢水玉霉外,再也没有生物能达到这个速度了。
不过,早在20世纪末,科学家们通过计算机建模和模拟,得出了一个结论,许多大型的食草恐龙,比如梁龙,迷惑龙等在甩动自己长长的尾巴时,最快速度能超过音速,从而产生音爆将猎食者吓跑,这究竟是怎么回事呢?我们一起来了解一下。

在恐龙世界,大型的肉食性恐龙无疑是食物链最顶端的动物,尤其是像霸王龙这种体型庞大的恐龙更是能对大多数的植食性恐龙形成威胁,所以在肉食性恐龙也在变大的恐龙时代,仅仅是体型变大显然是不够的,植食性恐龙必须有自己的防御机制,就像如今的大象的象牙、水牛的牛角一样。
所以,像三角龙等植食性恐龙就有有粗壮的角,剑龙身上布满了尖锐的骨质板。
而像梁龙,迷惑龙就没有这种防御性的武器,但是它们有一条几乎占了身体一半长度的尾巴,比如体长平均在21-23米的迷惑龙,仅仅是尾巴长度就长达9米,而拥有着平均27米体长的梁龙,其尾巴长度可达14米,显然如此长的尾巴不是摆设。
长长的尾巴对于大型植食性恐龙来说,不但能够让身体更好的保持平衡,还有一个重要的作用—尾巴像一根长鞭一样,具备很强的攻击性。
早在20世纪末,随着大型植食性恐龙化石的逐渐被发现,科学家们也对它们长长的尾巴进行了细致的研究,通过研究,科学家们发现迷惑龙的尾巴根部直径可达91厘米,梁龙甚至超过了1米,而它们的尾巴尖却非常的细。
之后,到了1997年,微软的前CTO(首席技术官)内森·米尔沃德联合物理学家Philip Currie通过迷惑龙的化石对其尾巴进行了计算机建模,之后利用建模模拟了迷惑龙甩尾的动作,通过计算机分析,他们发现在甩尾时,尾尖的极致速度能达到355米每秒。
同年,这两位对尾巴的狂热爱好者直接利用计算机建模制出了一条长3.5米的迷惑龙尾巴模型,然后将模型放置在一个支架上,由人快速的操控,模拟尾巴的甩动,并通过高速相机将整个过程拍了下来。
通过高速相机拍摄的影像,两位研究人员对整个过程中尾巴的摆动速度进行了科学的计算,结果发现,尾巴摆动时尾巴尖的峰值区间在108-361米每秒之间,其中最快可达361米每秒。

同样,也有科学家通过类似的建模方式对梁龙的尾巴摆动速度进行了研究,发现最高可达350米每秒,也就是说这两种恐龙不仅能用长长的尾巴抽打入侵者,还能通过可以突破音障的尾尖,产生音爆吓退入侵者。
两位研究人员将研究结果以论文的形式发表出来后,就出现了不少反对的声音,因为许多科学家认为恐龙的尾巴根本就承受不了突破音障后的冲击力。
不过,这些反对的声音也没有实际性的证据,所以,这个问题就成为了一个悬而未解的问题了。
直到今年的12月8日,也就是前几天,一则发表在《科学报告》杂志上的研究论文再次对这个问题进行了细致的研究,这次研究是由研究员西蒙尼·孔蒂(Simone Conti)以及其研究团队共同操作的,比起20世纪末那次建模,这次做了很大的革新。
首先,这次选择的建模对象是梁龙,其次,这次用到的骨骼是与动物最接近的材质,而不是像97年那样用到的是不锈钢的骨架,第三,这次建模直接1:1的还原了一条长达12米的尾巴;
第四,皮肤的包裹用的也是真皮(参考鳄鱼,只是更厚实一些)。
在这些改变下,研究人员用同样的方法去摆动梁龙的尾巴,结果发现,尾尖的峰值速度仅有33米每秒,仅为音速的不足1/10。
之后,研究人员接触设备使得梁龙的尾巴速度达到音速,结果发现梁龙的尾巴不仅皮开肉绽,里面的骨骼也碎裂,由此可见,这些大型植食性恐龙的尾巴并不能产生音爆,不过,尽管这样,33米每秒的速度被一条皮鞭抽到,即便是皮糙肉厚的大型肉食性恐龙也肯定不好受,所以尾巴依然是大型植食性恐龙防御的利器。
虽然大型植食性恐龙的尾巴很灵活且速度很快,但是想要突破音障是非常困难的,毕竟它们的尾巴也是血肉之躯,骨骼的构成也没有特殊性,在如此大的冲击力下,它们即便能达到,尾巴也只能用一次,显然这不符合常理。
可把问题往回推,就有点让人不舒服了:恐龙在地球上繁盛了上亿年,为什么连一盏真正属于它们的灯都没留下?多出来的一亿多年,恐龙究竟用来干什么了? 我们习惯把时间看成进度条:活得越久,技术应该越高。
照这个算法,恐龙早该修铁路、造电脑,甚至提前离开地球。
但地层里留下的是牙齿、骨架、脚印,没有一座被确认的恐龙工厂。
问题可能不在它们发展得慢,而在我们给演化安排了一个它从来没有承诺过的终点。
先把两个数字摆正。
“恐龙统治1.6亿年”是常见的粗略说法,从最早的恐龙到6600万年前非鸟恐龙灭绝,跨度在一亿多年。
“人类200万年”通常在谈早期人属,不等于现代人已经活了200万年。
智人的历史大约30万年。
这里更容易漏掉的,是恐龙根本不是同一批选手跑了一亿多年。
三叠纪、侏罗纪、白垩纪换过无数物种,环境和大陆位置也一直在变。
剑龙和霸王龙隔着很长的年代,不能给它们算成一个公司连续经营的工龄。
把镜头放到真实的森林里:一只恐龙今天能找到食物,避开敌人,留下后代,就已经交出了有效的成绩单。
它不需要知道恒星为什么发光,也不需要想到一千万年后的灾难。
自然选择面对的是眼前环境里的繁殖差异,不会提前发通知,说几千万年后有小行星,你们最好现在开始发展航天。
我们觉得大型恐龙没有文明,像是少了一项功能。
对当年的许多物种来说,庞大的身体、合适的牙齿和稳定的取食办法,却足以让它们长期生存。
能活下来就有机会繁殖,至于有没有写字,并不是每一种生存方式都需要回答的问题。
那是不是恐龙太笨?这个答案听着痛快,证据却没那么整齐。
恐龙种类太多,不能拿一副小脑袋骨架替全体下结论。
化石可以帮助研究脑腔和感官,却不能让我们直接测试一只已灭绝动物能解几道题。
用脑袋大小给它们排智商,再换算成文明等级,跳过了太多未知。
还有一个现成的反例,就在你家窗外。
鸟类是今天仍然活着的恐龙后裔,在分类上属于恐龙。
有些乌鸦能够制作和使用工具,研究也观察到它们为取食规划步骤。
一只鸟叼着小棍去够食物,足以让“恐龙全是笨蛋”的说法站不住。
但会用工具,距离建立工业社会依然隔着很多环节。
你在厨房拿起一把刀,背后不只需要一只灵活的手。
刀刃怎样加工,钢材从哪里来,谁采矿,谁运输,谁教下一代,这些东西连成一条很长的链。
人类技术的力量,往往不在某个人突然特别聪明,而在许多人能接住别人留下的办法,继续修改,把单个人学不完的知识存下来。
设想一个孩子独自长大,没有人教语言,也看不到任何工具样本。
即使拥有现代人的身体,他也不可能顺手做出手机。
文明离不开交流、合作和长期积累。
恐龙可以有复杂行为,也可能存在我们无法复原的学习方式,但目前没有证据显示非鸟恐龙建立了与人类相当的累积技术体系。
身体构造也会影响道路怎么走。
精细操作、稳定取物和加工材料,对某些技术很有帮助;但不能把“没有人手”直接等同于“永远不可能聪明”。
乌鸦用喙操作工具就是提醒。
更稳妥的理解是,认知、操作能力、社会关系和环境条件要配合起来,单补上一项,就宣布文明必然出现,过于简单。
最有意思的反差,是人类自己也等了很久。
智人出现后,并没有第二天就造出蒸汽机。
农业、城市、文字到近代工业,分别经历了很长的积累,工业社会真正铺开更是近几百年的事。
把现代生活当成人类出生时就带着的标准配置,会把这条曲折的历史压扁成一句“我们天生会造机器”。
恐龙遇到的小行星,确实截断了许多演化支线。
6600万年前的撞击引发全球环境剧变,非鸟恐龙灭绝,鸟类一支延续了下来。
但这不能反过来证明,只要再给霸王龙几百万年,它就一定会造飞船。
灾难夺走的是继续演化的可能性,不是一份已经排定日期的恐龙登月计划。
于是有人提出更刺激的疑问:会不会它们造过,只是城市全烂掉了?这个问题可以认真讨论。
几千万年足够让建筑坍塌、地表被埋、岩石改变,普通遗迹并不保证永久保存。
但“东西会消失”和“东西曾经存在”是两件事,前一句提供调查难度,不能自动替后一句提供证据。
2018年,有研究者用“志留纪假说”讨论过类似问题:一个很古老的工业文明,可能在地质记录里留下什么?这是检验我们能否识别痕迹的思想实验,没有宣布发现远古工厂,更没有认定恐龙掌握技术。
名字听起来像科幻,研究真正关心的是怎样提出可检查的线索,而不是编一段已经发生的历史。
大规模工业活动不只留下楼房,也可能改变沉积物的化学组成、碳循环和某些物质分布。
寻找异常层,是比寻找一只生锈螺丝更有希望的思路。
不过自然事件同样能造成显著变化,异常也得排除其他解释。
想清这点,我们反而该把目光移回人类。
地球存在几十亿年,复杂生态系统里出现过无数成功的生命形式,却没有证据表明它们都必然朝技术文明前进。
如果智慧文明是演化的固定终点,漫长地史理应更频繁地留下这一类结果。
我们看到的记录至少提醒人,时间很长,不能单独保证某种结局。
这也关系到寻找外星人。
有生命的行星,不等于一定有动物;有复杂动物,不等于一定出现能发无线电的社会。
甚至有聪明个体,也不保证形成长期积累的技术网络。
恐龙的故事帮我们拆开了这些看似连在一起的台阶:宇宙里一片绿意盎然的世界,可能始终没有一座城市。
所以,为什么没有恐龙文明?目前能说清的是,我们没有发现这样的文明证据,而演化并不负责把每个长寿类群送向工业化。
把所有恐龙归为笨蛋,把灭绝当成唯一原因,或者说它们曾经繁荣只因痕迹丢了,都比证据跑得更快。
下次在博物馆看见巨大的骨架,可以试着换一个问题:如果你在那个时代,凭什么断定未来一定属于会造电脑的动物?当时的优势可能是一口好牙、一双快腿,或者能吃别人吃不了的叶子。
恐龙没有错过一场规定必须参加的文明考试。
真正意外的,是地球后来长出了我们这群会给前任出考题的人。
就在此前的9月29日,相关论文已经发表在《自然·通讯》上。
研究团队对辽宁省葫芦岛市建昌县发现的一具保存完好的小盗龙类化石展开多学科分析,并建立了小盗龙亚科新属新种——巴氏诺瑞龙。
更重要的是,这项研究给出了一个直接关系鸟类起源的问题的答案:小盗龙类与鸟类虽然都具备飞行能力,但这种能力很可能并非来自同一个会飞的共同祖先,而是分别独立演化出来的。
这个问题看似属于遥远的白垩纪,实际上却触及现代生物学最核心的命题之一:复杂能力究竟是怎样产生的?当一种生物拥有翅膀、羽毛和飞行能力时,我们很容易按照今天的鸟类去理解它,仿佛天空天然属于鸟类,飞行也只是恐龙走向鸟类过程中顺理成章的一步。
但演化从来不是一条铺设好的直线,更不是一个物种按照既定方向不断升级的过程。
它充满分叉、试错和偶然性,同一种能力,也可能被不同的生命支系反复“摸索”出来。
过去关于恐龙飞行起源,学界一直存在不同解释。
一种观点认为,近鸟类的共同祖先可能已经具备某种飞行能力,后来鸟类以及部分近鸟类只是沿着不同方向继续改进。
按照这种解释,飞行是一项较早出现的“遗产”,后来的不同支系继承并发展了它。
另一种观点则认为,飞行并没有一个唯一的共同起点,不同的近鸟类可能在各自的演化过程中独立获得飞行能力。
如果后一种判断成立,那么天空并不是某一个祖先留给后代的专属遗产,而是不同演化支系经过不同路径抵达的相似终点。
此次研究的价值,恰恰在于它把争论从单纯的形态比较推进到了骨组织学和发育模式的层面。
研究团队发现,这具巴氏诺瑞龙化石不仅具有小盗龙亚科的典型特征,还存在区别于其他已知成员的特征组合,因此被确立为新的属种。
通过骨组织分析,研究人员判断这只恐龙死亡时刚满三岁。
年龄看起来只是一个细节,却非常关键,因为动物是否具备飞行能力、飞行能力处于什么发展阶段,与身体发育密切相关。
单看一副成年动物的骨骼,容易把演化历史理解成静态结果;而把生长过程纳入分析,才能进一步判断一种能力究竟是在什么时候、以怎样的方式出现。
更值得关注的是,这项研究并没有停留在“发现一个新物种”的层面,而是试图回答一个更大的演化问题。
小盗龙类和鸟类拥有相似的飞行能力,并不意味着它们必然共享一个相同的飞行起点。
这正是趋同演化的重要含义:不同的生物,在没有直接继承同一种复杂能力的情况下,也可能因为面对相似的生存环境和选择压力,最终演化出相似的结构和功能。
自然界其实并不缺少这样的现象。
鲸类和鱼类都能高效游动,却并非来自同一个“会游泳的鱼形祖先”;蝙蝠和鸟类都能够主动飞行,也各自形成了不同的翼和身体结构。
相似的结果背后,可以隐藏完全不同的历史。
真正困难的地方,不是发现“它们都会飞”,而是弄清楚它们为什么会飞、什么时候开始飞,以及这种能力究竟是在什么样的演化压力下产生。
这也是古生物学最容易被低估的地方。
化石并不是简单的“远古遗物”,而是一种极其有限却异常珍贵的历史记录。
数千万年前的动物早已消失,能够保存下来的骨骼、羽毛、皮肤印痕甚至细微的组织结构,只占当时生命世界极小的一部分。
科学家需要从这些残留下来的证据中,重新拼接一个已经无法直接观察的世界。
每发现一个新的物种,每确认一个新的骨组织特征,都可能改变一棵演化树上的枝条位置,进而影响人们对整个演化过程的理解。
辽宁长期以来就是研究恐龙和早期鸟类演化的重要化石产地。
大量保存精美的带羽恐龙化石,为科学家研究羽毛、飞行以及鸟类起源提供了难得材料。
但真正有价值的发现,从来不只是“化石保存得漂亮”。
重要的是能否把形态、组织、年龄、发育与系统演化联系起来,形成能够经受检验的科学解释。
此次研究受到国际同行关注,原因也正在这里:它并非简单增加了一种恐龙,而是利用新的化石证据介入了一个持续多年的国际学术争论。
这项成果带来的启示,还在于我们应该如何理解科学中的“新发现”。
科学研究很少靠一项证据彻底终结所有争论。
一个新的化石能够推翻旧假说,也可能只是让原有理论需要重新修正;一次新的分析能够强化一种解释,同时也会提出新的问题。
香港中文大学古生物学家迈克尔·皮特曼认为,这项研究提供了支持飞行能力多次独立演化的重要新证据。
这样的评价本身就体现了科学的边界感——不是宣布所有问题已经解决,而是在现有证据基础上,把答案进一步推向更可信的位置。
从这个意义上说,一具来自辽宁、死亡时只有三岁的恐龙化石,真正改变的并不只是人们对某一个物种的认识。
它提醒我们,生命演化从来不是简单的“从低级到高级”,更不是一条只有一个方向的道路。
飞行可以被不同的生命支系反复探索,复杂能力可以在不同历史条件下独立出现,而今天我们看到的自然界,只是无数次成功与失败共同留下的结果。
科学最有力量的地方,也正在于它不断迫使人类修正自己的直觉。
我们曾经以为飞行必须有一个共同起点,新的证据却告诉我们,天空可能被生命以不同方式抵达。
亿万年前,一只小小的恐龙已经走过了自己的演化道路;今天,人类借助一块化石重新理解那段历史。
时间没有留下完整的答案,却留下了足够的线索。
真正重要的,不是我们能否一次性看清生命演化的全部轨迹,而是面对新的证据时,是否愿意放下已经习惯的答案,重新思考自然究竟曾经发生过什么。