恐龍化石（圖片來(lái)源：Unsplash）

提到恐龍的聲音，你可能會(huì)想到《侏羅紀(jì)公園》里霸王龍那震耳欲聾的咆哮。但那只是電影中的藝術(shù)加工，而真正的恐龍的聲音到底是什么樣呢？這對(duì)于古生物學(xué)家們一直是個(gè)疑團(tuán)。

如今，南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)的教授庫(kù)爾特尼·布朗（Courtney Brown）正通過(guò)一種絕妙的方式尋找答案。她既是一位計(jì)算機(jī)科學(xué)家、藝術(shù)教授，也是一位擁有“搖滾夢(mèng)”的歌手?，F(xiàn)在，她把恐龍遺骸變成了樂器，組建了一支“恐龍合唱團(tuán)”，讓人們親耳聆聽遠(yuǎn)古巨獸的“歌聲”。

博物館中的靈感

這門研究的起點(diǎn)并非在實(shí)驗(yàn)室，而是在一次橫跨美國(guó)西南部的旅行中。旅途中，她在新墨西哥的一家博物館按下了一個(gè)按鈕，聽到展覽里播放的副櫛龍（Parasaurolophus）的“重建叫聲”。

一種副櫛龍屬恐龍的頭部細(xì)節(jié)（圖片來(lái)源：維基百科）

這種鴨嘴龍類恐龍生活在大約7000萬(wàn)年前，頭上長(zhǎng)有一根長(zhǎng)長(zhǎng)的頭冠，內(nèi)部中空，可以作為天然的共鳴腔?？茖W(xué)家推測(cè)，它們可能通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)出低沉而渾厚的聲音，用來(lái)吸引配偶、驅(qū)趕敵人或保持族群聯(lián)系。

作為一名歌手，布朗忽然覺得和恐龍之間產(chǎn)生了一種奇妙的連接。她意識(shí)到，恐龍不僅僅是博物館里冰冷的骨架，它們?cè)怯猩?、有聲音、甚至可能有“樂感”的生物?/p>

于是，一個(gè)大膽的想法在她腦海中浮現(xiàn)：如果人類也能用恐龍的方式“唱歌”，會(huì)是什么體驗(yàn)？

3D打印的恐龍“樂器”

布朗在亞利桑那州立大學(xué)攻讀音樂藝術(shù)博士期間，著手制造第一件“恐龍合唱團(tuán)”樂器。布朗教授選擇了盔龍（Corythosaurus）作為研究對(duì)象。這種恐龍以其頭頂獨(dú)特的中空骨質(zhì)冠飾而聞名。

一個(gè)盔龍的頭骨化石（圖片來(lái)源：維基百科）

她從俄亥俄大學(xué)維特默實(shí)驗(yàn)室獲取了盔龍頭骨的高精度CT掃描數(shù)據(jù)。通過(guò)3D打印技術(shù)，她完整還原了頭骨內(nèi)部極其復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)。

這個(gè)仿真頭骨的原理就像一件銅管樂器：吹氣時(shí)，空氣經(jīng)過(guò)一個(gè)人工喉頭震動(dòng)，聲波隨后在恐龍的頭冠與氣道中共鳴。當(dāng)空氣通過(guò)這些3D打印的頭骨時(shí)，其共振方式與7500萬(wàn)年前真實(shí)恐龍生物體內(nèi)發(fā)生的過(guò)程幾乎一致。

在最初版本的“恐龍樂器”中，布朗像吹小號(hào)一樣向3D打印的頭骨吹氣，通過(guò)物理振動(dòng)產(chǎn)生聲音。在疫情期間，為了避免吹氣導(dǎo)致的病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)，她改良了設(shè)計(jì)，讓演奏者的喉部振動(dòng)通過(guò)拾音器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再驅(qū)動(dòng)數(shù)字合成器發(fā)聲，“演奏”這臺(tái)打印的恐龍頭骨。

庫(kù)爾特尼·布朗與她的學(xué)生演奏“恐龍樂器”（圖片來(lái)源：TexasMonthly）

根據(jù)“演奏方式”的不同，這款“恐龍樂器”發(fā)出的聲音可以從細(xì)微的低語(yǔ)變?yōu)闇喓竦呐叵?。甚至還有一個(gè)攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)演奏者的嘴型，以此來(lái)改變音色。

未竟的爭(zhēng)議：是“喉”還是“鳴管”？

雖然，頭骨與氣道的形狀對(duì)生物聲音的音色起到了決定性的作用，因此通過(guò)復(fù)原頭骨的方式能還原出接近恐龍發(fā)出的真實(shí)聲音，但還有一個(gè)核心變量仍是推測(cè)性的：驅(qū)動(dòng)它的聲源信號(hào)。

恐龍發(fā)聲的解剖基礎(chǔ)一直是學(xué)界爭(zhēng)論的焦點(diǎn)：它們像人類一樣擁有喉，還是像鳥類一樣擁有鳴管？

2023年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，某些恐龍的喉部化石具有鳥類特征，也就是說(shuō)，恐龍有可能使用鳥類的方式“鳴叫”。受此啟發(fā)，布朗在聲箱中還加入了不同的“聲學(xué)模型”，其中一個(gè)基于鳥類的鳴管。這一設(shè)計(jì)能夠讓樂器發(fā)出更接近現(xiàn)代鳥類的靈動(dòng)聲音。

鳥類的“鳴管”（圖片來(lái)源：Current Biology）

一個(gè)現(xiàn)存的繪龍喉部化石，其結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代的鳥類有相似之處。（圖片來(lái)源：Communications Biology）

另外，我們現(xiàn)在所獲得的信息，都是關(guān)于恐龍遺留下的骨骼。但恐龍活體時(shí)的肌肉張力、舌頭的移動(dòng)、以及鼻軟骨的狀態(tài)，都會(huì)實(shí)時(shí)改變氣道的形狀，從而改變音高。這些細(xì)節(jié)，目前的技術(shù)也難以模仿。

遠(yuǎn)古世界的“共情”

2023年，布朗把恐龍樂器帶到了美國(guó)和澳大利亞的音樂展會(huì)上。每次她展示時(shí)，總能吸引大批觀眾駐足，有人甚至在等電梯的間隙，忍不住上前“玩幾下”。

她還希望未來(lái)將3D打印的圖紙公開，供更多人嘗試復(fù)刻。雖然打印成本不低，但對(duì)于科研愛好者或音樂玩家來(lái)說(shuō)，可能值得一試。如果沒有3D打印機(jī)，也可以使用開源的“恐龍合唱團(tuán)”模擬軟件，用一臺(tái)電腦和麥克風(fēng)，就能體驗(yàn)“恐龍發(fā)聲”的效果。

在音樂實(shí)踐上，布朗曾讓恐龍樂器和大號(hào)合奏，演出作品名叫《如何說(shuō)恐龍的愛情語(yǔ)言》，模仿恐龍向大號(hào)“求愛”。 而在作品《對(duì)小行星的憤怒》中，她模擬了白堊紀(jì)雨林的背景音，隨后恐龍的哀鳴與電子樂交織，表現(xiàn)大滅絕時(shí)刻的震撼。

科學(xué)家與音樂家共同創(chuàng)造關(guān)于恐龍的音樂（圖片來(lái)源：南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)）

盡管這項(xiàng)研究涉及復(fù)雜的計(jì)算機(jī)編程和流體力學(xué)，但布朗教授認(rèn)為其核心目標(biāo)是“共情”。

布朗說(shuō)，吹奏恐龍樂器時(shí)，她會(huì)產(chǎn)生一種奇妙的“身體共鳴感”：“就像拉手風(fēng)琴時(shí)，我覺得自己和樂器融為一體。吹恐龍的時(shí)候，我感覺自己也成了它的一部分。”

當(dāng)盔龍的叫聲與薩克斯、背景里的蟬鳴和蛙聲交織在一起時(shí)，聽眾仿佛穿越回了白堊紀(jì)的雨林。這種“聲景”讓科學(xué)數(shù)據(jù)變得有溫度，讓觀眾能以一種全新的感官方式理解生物演化。

白堊紀(jì)環(huán)境復(fù)原圖（圖片來(lái)源：中國(guó)化石網(wǎng)）

或許，我們永遠(yuǎn)無(wú)法確切知道恐龍真正的聲音。但通過(guò)這樣的科學(xué)與藝術(shù)結(jié)合實(shí)驗(yàn)，人類至少能更接近那個(gè)遠(yuǎn)古世界，想象7000萬(wàn)年前草原上的呼喊與“歌聲”。

撰稿/張一凡

參考資料：

[1]. phys.org → Want to hear dinosaurs 'sing'? These instruments bring prehistory back to life

[2]. Texas Monthly → She Dreamed of Rock Stardom. Now She Leads a Dinosaur Choir.

[3]. SMU faculty and students bring dinosaur voices back to life through musical innovation