历史上有几个时期,地球上所有的生命都消失了。这种现象发生最强烈的一次是六千五百万年以前,包括恐龙在内的所有的动植物突然从地球上销声匿迹。

是什么原因导致了这样巨大的灾变?曾经广泛流行的碰撞理论认为,罪魁祸首是陨石、彗星一类的天体。在此之后,加利福尼亚大学柏肯利分校的物理学家Richard A. Muller以及他的同事们又提出了一种理论,奈梅希斯(Nemesis,希腊神话中的复仇女神)理论,该理论认为:在围绕太阳旋转的天体中,有一颗“死星”,正是这颗“死星”导致了发生周期惊人准确的群体消亡现象。

无论上述哪一个理论被证实,我们都必须重新认识太阳系,重新认识太阳系的生命活动周期。这篇文章描述了两个理论的诞生过程,作者Muller还提供了鲜为人知的科学家工作和研究情况。

孩提时代,我就喜爱恐龙。差不多每天的间暇时间我都用来画恐龙。还是在《恐龙狩猎》这本书上,我知道了这种巨大的生物早已在六千五百万年以前消亡了,没有人知道消亡的原因。这是我第一次知道的还没有解决的科学问题。我决心做一名古生物学家。

后来我在一家杂货店的书架上发现了乔治 · 加芝(George Gamow)《地球的历史》,书上有月亮以及其它星球的画片,也有恐龙的画片,我说服父母为我买下了它。不久,我又买到了《从一到无穷大》,也是乔治 · 加芝所著。

这些书充满令人兴奋的东西:无穷大,分子摄影,时间的开始以及宇宙的大小。然而做这些研究的大都是物理学家,从那时起,我决定要成为一名物理学家。

从师阿尔瓦雷斯(Alvarez

与阿尔瓦雷斯在一起工作,永远是充满活力的。他属于那一类极少数的科学家,在研究之前没有固定的方法,一旦问题来了,针对问题特点,提出相适应的解决方法。经过六年正规物理学训练,我终于登堂入室了。我发现我已经对Alvarez产生了极大的兴趣,我总是迫使自己去努力理解他对于问题的研究方法。

岩石之谜

1978年的一天,阿尔瓦雷斯给我看了他的儿子沃特(Watter)送给他的礼物,当时,沃特正在哥伦比亚大

学地质学方面执教。那是一片由意大利取来的已经六千五百万年的沉积岩石。岩石里面有许多海洋生物的化石,但是这些化石大部分都处在岩石的下半部。十分显然,在岩石顶部形成之前,是什么原因突然使所有的微生物致死。Walter告诉他父亲,巨大的灾变与恐龙的消亡是同时发生的。

阿尔瓦雷斯十分着迷,他想利用我刚刚发明的放射线探查日期技术去揭开谜底,但是没有成功。

阿尔瓦雷斯教诲我说:大多数新思想都是要失败的,只有十分之一值得实际试一下,而这十分之一中的十分之一才有可能导致重要的发现。所以,你有100个思想,才可能有一个机会做出真正的发现。最重要同时也是最艰苦的事情就是不断尝试。

我的失败反倒更加增强了阿尔瓦雷斯的兴趣。为了找到他认为可以工作的方法,他冥思苦想了好几周。问题关键在于一种稀有元素铱,当陨石微尘进入大气层时,它以降雨的形式微量地来到地球上。

在分析那片意大利岩石时,阿尔瓦雷斯和他的同事惊奇地发现,在恐龙灭绝的同时,铱的浓度突然升高了,远远超过了进入大气层的陨石微尘的含铱量。

一定是哪出了问题。阿尔瓦雷斯曾经因为忽略了一个表面上并不重要的观察结果,错过了发现使原子发生裂变的方法。必须查出错在何处。

解释岩石中的高铱含量是困难的,阿尔瓦雷斯暂时走了些弯路(当时,他被公认为在困难的问题面前具有不朽的智慧)。或许铱来自于火山爆发?在地核中确实含有铱,阿尔瓦雷斯认为火山爆发可以把铱带到地面上来。这种想法马上被排除了。或许它来自海洋中的化学沉淀物?阿尔瓦雷斯同样发现这是不可能的。

每周阿尔瓦雷斯都要提出新的假设,他把这作假设耐心地讲给我及我的同事。可是,我们刚刚明白假设的所有细节(通常要一周或更长一段时间),他已经证明了他的假设是错的,并且又做出了新的选择。

“知道了!

经过几个月的不懈努力,阿尔瓦雷斯终于找到一种合理的解释。地球外的天体与地球相撞,产生了大量的铱尘雨。他按两种互相独立的方式计算这个天体的直径,结果都是6英里(如此体积的天体与地球相撞可以产生巨大的能量,相当于美苏两国核武器威力的10,000倍)。由于碰撞产生的尘粒把太阳光完全遮住了,所以一连几个月光合作用不能进行,地面上温度骤然下降,最后恐龙被活活饿死、冻死。

我们没有人觉得阿尔瓦雷斯的理论有什么不对的地方,他的碰撞理论在1979年公开发表。开始还遇到—些持怀疑态度的人,但是到了八十年代中期已经没有专家怀疑,地球外的天体与地球相撞,最后导致包括恐龙在内的群体消亡现象发生。

我目睹了所有的工作,但是我所做的是微乎其微的。

不久,意想不到的情况发生了,芝加哥大学年轻的古生物学家M · 雷普(David M. Raup)和J. 约翰(J. John Sepkoski)发现,有证据表明群体消亡现象每隔二千六百万年发生一次(基于他们的计算,下一次将发生在一千三百万年之后)。

阿尔瓦雷斯不相信他们的结论,他亲自给两位古生物学家写信陈述反对意见,然后他要求我做了一件极不光彩的事,在他们的文章中寻找缺陷,但是这种寻找没有成功。我开始怀疑导师阿尔瓦雷斯的理论了。

在你承认别人的理论的时候,你的大多数同事都在竭力反对这个理论,实在是一件令人难堪的事,我被正统的学院势力所触怒,放弃了原来的研究。在这个过程中只有一个人例外,那就是阿尔瓦雷斯,他并没有给我压力。

阿尔瓦雷斯知道,如果一个人的工作得不到别人的支持,甚至被认为是错误的,那么他必须迎头赶上,坚持研究,所以每天阿尔瓦雷斯都关心地询问我的工作进展情况。

我一定要找到一个可以圆满解释周期性群体消亡现象的理论。

二个月之间,我产生了六个理论,但是每一个都被证明是错误的。后来在加利福尼亚大学的天文学家马拉 · 戴维斯(Maro Davis),以及普林斯顿高级研究所的轨道动力学专家迪特 · 赫特(Diet Hut)的帮助下,我完成了周期性群体消亡的解释模型。

进化论受到挑战

理论本身是简单的:太阳有一颗伴星围绕它旋转,每二千六百万年至三千万年,这颗星要相当接近太阳系外层的含有数兆个彗星的地方(远在冥王星之外)。这些彗星受这个“死星”万有引力的干扰,数十亿彗星风暴进入太阳系中心,其中的一部分攻击了地球。

我们称之为奈梅希斯(正是这位女神严惩了过分骄傲不可一世的恐龙)理论已经发表一年多了,尽管社会上各界人士纷纷做出缜密、科学的试验,还是不能证明理论是错误的。甚至连阿尔瓦雷斯也承认它可能是目前存在的最好的解释。如果我们的奈梅希斯理论是正确的,或者阿尔瓦雷斯的碰撞理论是正确的,那么进化论的一部分结论便开始动摇了。

经典达尔文进化论描述的是物种之间生存以竞争为前提,但是,现在我们认为这种事只发生在地球与地球外天体的灾难性碰撞的周期之间。按着奈梅希斯理论,每隔二千六百万年至三千万年,地球要经历一次重创,每一次重创都要毁灭一些十分优秀但唯独不能承受此灾难的物种。重创之后,新的生态平衡建立起来,原来被压抑的物种可能获得立足之地。如果不是六千五百万年以前彗星的帮助,哺乳动物可能永远不会从恐龙手里夺取地球。在恐龙消亡时、它们可能要比哺乳动物聪明得多,而且可能一直是最聪明的。智能生物会通过进化更加聪明,但是无论怎样聪明也摆脱不掉一种原始爬虫所具有的天然弱点,正是这一点酿成了曾经相当辉煌的恐龙的悲剧。

上小学的时候第一次严肃地想到恐龙,后来又为解决我所知道的这第一个科学难题而工作,一切似乎是那么奇特而精彩。不久前,我为六岁的女儿画了一幅画:恐龙之战。当画完成时,我突然意识到,一切都没有变,我不过还是那个要解开恐龙之谜的男孩子,只是记忆有些模糊了。

自然,奈梅希斯理论还没有被证实,但是,如果太阳果真有这么一颗伴星,我们一定能找到它,并将很快确定它的轨道。它可能是20兆英里之外的一颗红星。它那么耀眼地嵌在天空中,可以利用高倍数望远镜观察到它。柏肯利的物理学家和天文学家正在从6000颗可能的候选星中进行筛选,如果真能找到“死星”,一切争论都是多余的了。

最后的冒险还在进行中,究竟何为谜底,不久即可知。

[Digest,1986年9月]