毛淑德
新浪科技讯 10月28日上午消息，今日2017未来科学大奖颁奖典礼暨未来论坛年会在京举办。在天体物理讨论环节，清华大学天体物理研究中心主任毛淑德发表了题为《暗物质、太阳系和恐龙灭绝》的演讲。
毛淑德提到，宇宙不是一成不变的，是像人类一样经历生死循环。毛淑德特别提到了暗物质，其密度是方糖密度的一亿亿亿分之一。一块方糖内的暗物质~1个氢原子的质量。“由于暗物质虚无缥缈，我的学生决定去做一个更实际的工作去了——去银行工作。”
另外，毛淑德介绍了暗物质与恐龙灭绝的理论——太阳的上下周期运动导致彗星的轨道改变，导致撞击地球，导致恐龙灭绝。理论将暗物质、太阳系结构、恐龙灭绝联系起来，这需要暗物质密度很高，可能与预测不符合。（谭宵寒）
以下为演讲全文：
非常感谢未来论坛给我第二次机会做演讲，今天给大家讨论一个暗物质、太阳系和恐龙灭绝这样一个比较吸引人，但是其实在科学上还没有完全定论的话题。我女儿说这可能是对她最吸引人的话题了。
刚才向东已经解释了暗物质存在的最早证据之一是银河系星系里面的旋转曲线，什么旋转曲线呢，你去观测银河系这样的示意图，这样一个恒星或者是气体的话，你会发现他们都在绕着银河系的中心在旋转，你把他的旋转速度半径算出来就是右面这张图，你可以看到一张红线，是按照开普勒原理画出来，就是上面的，来观测到的旋转曲线，你会看到这个比发光物质的旋转曲线大的多，也就是说星系外部很可能很多的物质是不发光的，而且越到外面，观测的曲线比发光物质引起的曲线越高，所以越到外面，暗物质的成分越来越重要，你可以看到这个图，向东是粒子物理的，他没有告诉你我们太阳位置在哪，我们太阳物质在这个地方，不是在银河系中心，也不在很外面，所以你会看到发光曲线和旋转曲线的相差不大，很有可能会认为在观测的不确定性内，季向东花很多钱找暗物质，我们天体物理学家怎么样确定暗物质是存在的呢，这是美国夏威夷拍摄到的图片，那里有很大的望远镜，现在中国天文学家用的天文望远镜和国外差距很大，但是我们非常引以为傲的是古人的诗句还是非常美的，无论是李白的还是其他诗人的沃看牵牛织女星，都是非常浪漫的。如果你很有钱发射卫星，可以看到这个银河系中心有一个隆起的鼓包，有一个非常零散的银河系的盘，可以看到中间有发红的东西，其实是宇宙中的尘埃。刚才向东说暗物质是雾霾，他的比喻不太正确，这是宇宙里面真正的雾霾及尘埃的大小更好是2.5个微米，就是北京人经常呼吸的PM2.5，而且宇宙当中也非常多。
然后，我们一般在银河系的盘里面，如果从上面看银河系的话，可以看到银河系的结构是这样的，有非常美丽的旋壁，有红色的区域是新的恒星产生，也有老的恒星死亡，也有像人类一样的生死循环。你可以看银河系，太阳在银河系的位置，在下面，上面标着一个上的位置，离银河系中心大概两万四千光年，他绕着太阳系的中心在旋转，速度大概是220公里每秒。然后太阳绕着银河系旋转的周期是两亿三千年，所以我们其实太阳已经绕着银河系中心绕了五六十圈。
如果说你转过来看银河系的盘，你可以问这样一个问题，我们是不是在银河系的盘中间的地方呢？如果说我们把这个左面的太阳系附近的地区放大的话，你可以看到是右面的这个图，其实我们太阳并不在银河系的中道面上，其实我们离银河系的中道面大概一百光年，而且正在以七公里每秒的速度往上走，这个时候你可以想到了，因为太阳在中道面的上面，下面的引力比上面的引力要大，因为下面的物质更多，所以虽然说他在往上走，加速度是往下的，所以可以看到往上走以后，慢慢的速度降为零，然后在引力的吸引下往下走，经过中段面以后，加速度是往上的，慢慢的到一定的程度到了中间，可以想到是一个振荡的，每一个中学生会想到这个单摆的周期的振动，周期是大概多少，几千万年左右，我们人类生命里面完全看不到这个恒星的周期性运动，但是有一个什么好处呢？不仅太阳在中断面附近振荡，而且其他的恒星也在振荡，这个速度我们是可以测出来的，而且牛顿力学告诉我们太阳河恒星的运动速度取决于总密度，总密度越高，速度越大。所以如果我们能够通过观测太阳附近的恒星的运动速度，我们就可以测出他的总密度，总密度当然减去了我们可以看到的恒星的密度，这是我们想得到的暗物质密度。当然程序说起来非常简单。但是要测到这个恒星的运动速度，其实刚刚赖东教授已经说了，太阳，白光，如果说把这个用雨滴来分成彩虹的话，七种颜色，但是如果天文学家用更加高的能量分辨率来看的话，在实验室里面，你可以看到其实百如说白光的光谱有很多的吸收线，原因是太阳的中间比较热，光子到表面的时候温度比较低，被表面的各种原子吸收了，形成了上面看到的吸收线，但是我们实验室看到的并不是普线的位置，刚才赖东教授解释，因为恒星有运动，离我们会，普线普遍的红端移动，这是红移，如果恒星的运动往蓝移，这个量取决于恒星的运动速度。如果我们能够对多的恒星采取观测，得到他们的光谱，我们就能测出很多恒星的运动速度，在河北新隆两个半小时的车程的一个望远镜得到了八百万颗恒星的光谱，这是世界上恒星光谱数据最大的，可以说是其他数目的十倍左右。我一位博士生，当然前面的主意很简单，但是用了两三年的时间，把这个用恒星产生的光谱数据库，把太阳附近的暗物质密度测出来，测出来的速度是多少呢？我们可以看这个密度，暗物质密度是方塘密度的一亿亿亿分之一，十的负二十四，一个氢物质的质量，非常非常低，虚无缥渺，后来我的学生做了一个更实际的，到银行工作去了。
当然，虽然说暗物质虚无缥渺，可以问一个很重要的问题。就是说他对地球的运动有无影响，当然现在来看显然是NO的，因为在地球的半径之内，球变之内，暗物质来算的话，内地距离，暗物质的总质量是太阳的一百亿分之一，非常小，对地球质量来讲非常小，现在的观测手段是无法探测到的。但是其实，太阳系的结构相当复杂，所以刚刚你看到了，太阳、水星、金星，火星到天王星，海王星，在两倍日地距离到3.5倍日地距离有所谓的小行星带，看到了小行星，然后在30-50的日地距离之间，在海王星之外有一个所谓的（苦破 音）带，能够产生一些周期小于三千年的短周期的卫星，这里有一个粒子，其实太阳系的结构比这个还要复杂，到现在我提到了结构，都在地球绕着太阳转动的平面上，其实，太阳系还要复杂，在这个（苦破 音）带外面，50个日地距离之外还有一个更大范围的，而且是球状分布的奥尔特星云，他这个半径要大得多，十万个日地距离，产生很多的长周期的慧星，所以看到这个图，这里面非常重要的一点，离得中间，太阳越近的行星，当然受太阳的引力束缚很大，绑得很紧，轨道不容易产生改变，但是如果说你看这个慧星的话，因为天高皇帝远，所以它离得很远，引力束缚很弱，所以如果太阳附近的引力场有改变的话，慧星的轨道很可能会发生变化，这样的话有一些慧星甚至会撞到地球上，引起生物的灭绝，这个观点是哈佛的大学教授，物理系的教授提出来的，他写了一本书，暗物质与恐龙。在他这个里面，这个引力的涨弱变化是怎么样引起的呢？可以从这个图上看起来，刚才提到了太阳其实是绕着中面在上下振荡，其实又绕着银河系的中心在转动，所以你把这两个运动叠加起来的话，太阳里沿着中心的运动是波浪型的装动。然后在他的这个理论里面，银河系的中间的盘里面，有一个质量很大的，而且是很薄的暗物质这样的盘，那个地方的引力变化非常大，所以太阳系每经过一次很薄的，质量很大的暗物质盘的时候，引力场会产生很大的涨落，这样的话就有可能会引起慧星轨道的改变而撞击地球，就这么一个简单的理论引起的恐龙的灭绝，当然也有很多的新闻效应。
当然，天体里面撞击太阳系非常多，这是月球的正反面，可以看到很多的陨石坑，有一个非常简单的问题，为什么正面的陨石坑小，地面的陨石坑多，所以天文学家没有定论，所以做天文是非常引人入胜的，很简单的问题我们没有回答，地球上也有很多的装机点，可以看到北美的撞击点，澳大利亚的撞击点，仔细看中国的撞击连续，非常少，2007年才发现第一个，辽宁省的自治县，你就要问了，自然界是不是对中国人情有独钟，而且要拼命的把美国人杀掉，不是完全这样的，可能是因为我们中国天文学家，中国地理学家做的功课还不够，还没有把中国境内的陨石坑找出来。
当然现在科学家一般都认为确实恐龙灭绝是一次非常大的小天体的撞击引起的。比如说我们在墨西哥找到一个非常大的陨石坑，可能是地球说最大的陨石坑，是十公里左右大小的小天体撞击到地球上，撞到了墨西哥那里，直接引起了恐龙和75%左右的生物灭绝，我们怎么知道是天体撞击造成的呢，6600万年左右有一个化石层，里面有一种特殊的元素，中文里面是銥，成分非常高，在地球上非常罕见，但是在小行星里面非常常见，撞击的时间，我们算出年龄以后，和成分很高的年龄基本上一致的。所以绝大多数的科学家现在认为确实恐龙的灭绝是因为小天体的撞击而形成的。
当然他提出的理论非常吸引人，把暗物质、太阳结构和恐龙灭绝联系起来，但是科学家的理论必须有预言，能够被证伪，他的预言是什么呢，我们知道太阳在桌面上的运动有周期性，而且估计物种灭绝的周期性大概是3500年，右边的图可以看到这个时间到现在，时间单位是大概百万年，可以看到有很多的峰，每个峰是一次非常大的物种的灭绝，恐龙灭绝是大概6600万年左右，预言的周期基本上右边有两个红色的箭头表示了3500年的周期，所以仔细看这灭绝的时间分布，好像确实有那么一点证据。确实有3500年这样的周期，但是这个周期的证据不是特别的明显。
当然，我个人认为它这个理论很可能是错的，为什么？他要求这个引力的变化非常大，所以暗物质的盘要很薄，质量很高，比如说我的研究生测出来的暗物质的质量相差很大，要求比我们的大多数的天文学家公认的暗物质密度高50倍左右，很可能不正确，为什么今天要讲呢？我想未来论坛讲的是某种（不路斯该 音）的东西，能够把各种东西联系起来，我对科学探索的精神非常的佩服。
当然了，陨石撞击恐龙灭绝，对恐龙非常悲哀，对我们人提供了非常好的机会，当然我们也不能幸灾乐祸，人类是否会遭遇同样的命运。中国天文学家，尤其是NASA投入了大量的人力和财力在寻天，包括美国海军投资的望远镜，也是在搜寻天空，天文学家也是搜集了大多数的小行星，我们天文学家默默的在做杞人忧天，保护人类的作用，我想可能人类的危机，至少短时期的危机并不是从天上来的，而是我们人类自身的。最后请你们看一个视频。
我希望科学家还有未来论坛都为了创造更好的人类未来做出自己的贡献，谢谢。
