外星類人世：其他世界將如何對抗氣候變化？

關於人類世的文章已經很多了——這是地質時間的一個擬議的新劃分，其中人類是行星變化的主導力量：它何時開始？它將如何展開？我們這些所謂的地球主人，真的能利用我們的力量讓我們的星球變得更美好嗎？

可以理解的是，迄今為止，無論是大眾媒體還是同行評審出版物中，關於人類世的大部分文獻都明顯以地球為中心。然而，在一系列論文和他2018年的著作《群星之光：外星世界與地球的命運》中，天體物理學家亞當·弗蘭克認為，人類世的起源和影響最好在天體生物學的背景下理解，天體生物學是研究宇宙生命的一門學科。他說，氣候變化以及與人類在全球崛起相關的其他環境影響，對於宇宙中任何地方出現的任何技術文明來說，很可能是普遍現象。這意味著，關於人類世的最關鍵見解可能不是來自研究我們腳下的土地，而是更多地來自仰望天空。

《大眾科學》採訪了羅切斯特大學教授弗蘭克，討論了從關於外星文明對抗氣候變化的推測中可以吸取的教訓。[以下是經過編輯的訪談記錄。]

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是什麼促使您寫這本書？

這本書的靈感來自於我與氣候變化否認者進行的一些可怕的對話，這些對話是對我在美國國家公共廣播電臺和《紐約時報》上關於該主題的文章的回應。看到這些人如此固執己見，並意識到存在關於氣候變化的虛假敘事，這真是令人恐懼，我們深陷其中。因此，這部分是受到我思考如何改變討論的動機的驅使。

多年來，我逐漸認識到，人類驅動的氣候變化實際上是一個天體生物學問題。這不是一個政治問題。這不是一個商人與環保主義者之間的問題。我們正在談論一些更大的事情——一個行星過渡，一些科學家將其標記為人類世。氣候變化只是這個新的人類主導時期的一個方面。我的論點是，從天體生物學的角度來看，人類世可能是普遍存在的：我們現在正在經歷的可能是在整個宇宙中每個人都要經歷的過渡型別。長壽文明和它們居住的行星可能有一些共同特徵。

我真的在2014年開始探索這個問題，當時我與華盛頓大學的伍迪·沙利文合著了一篇論文，提出使用動力系統理論來模擬這些行星過渡中的一些。我們認為，有可能確定“外星文明”可能遵循的基本路徑，以及當它們開始改變其行星氣候時可能發生的反饋。在我與幾位同事共同發表的後續論文中，我們繼續進行了一些建模。

您為什麼會對研究外星文明行為的模型抱有信心——這是沒有人見過的東西？

我喜歡將此與希格斯玻色子進行類比。這是一個基本粒子，於2012年“發現”，但實際上你可以說它是在1964年發現的。當時出現了三篇論文，從 நன்கு 理解的物理學外推，提出了這個粒子，它將等待近半個世紀才真正被看到。細節顯然需要用實際資料來填充，但在那段過渡時期，物理學家在徹底外推粒子的性質方面走得很遠。

因此，當談到思考先進技術文明與其行星之間的相互作用時，嗯，我們今天實際上比50年前人們對希格斯玻色子的瞭解要多得多。我們在太陽系中研究了很多行星氣候的例子——金星、火星、土星、木星等等。我們有計算機模型可以很好地預測，例如，火星上的天氣！因此，我們確實非常瞭解氣候。而文明，在某種程度上，只是行星表面能量轉換的一種機制。這使我們進入了全球尺度熱力學的領域，這非常酷。

只要我們提出正確型別的問題——“一個行星對傾瀉到其中的能量有何反應？”——我們就有了相當好的“護欄”，可以讓我們解決這個問題。

但這主要是行星科學。那麼這裡的社會或生物方面呢？您是如何建模的？

嗯，正如我們非常瞭解行星氣候一樣，我們也可以使用生命的基本、根本原則來指導我們。生物體出生，其中一些繁殖，然後死亡。生物消耗能量，並排出廢物。即使它們是由矽或任何東西製成的，也應該是這樣。

下一步是納入種群生物學的原理，其中“承載能力”的概念——當地環境可以可持續支援的生物體數量——非常重要。這種方法也可以數學應用於行星的狀態。因此，在我們的建模工作中，我們有一個關於行星如何變化的方程，以及一個關於種群如何變化的方程。將它們聯絡在一起的是可預測的結果，即隨著行星上的環境條件惡化，總承載能力下降。人口為n的文明將利用其行星的資源來增加n，但與此同時，透過使用這些資源，它往往會退化行星的環境。

在我們的研究中，我們使用這些基本思想來解決外星文明是否以及如何度過它們自己版本的人類世的問題。我們的第一個模型非常簡單，但為我們提供了外星文明可能軌跡的豐富視角。

您的建模結果是什麼？它們是否讓您對我們自己的前景感到樂觀或悲觀？

在模型中，我們看到了三種行為類別，三種軌跡：“死亡”，即人口超過承載能力，然後減少；“穩態”，即人口增長放緩並最終在承載能力範圍內；以及“崩潰”，即人口和承載能力都像石頭一樣直線下降。

重要的是要記住，我們並不是要說任何特定的歷史註定會在任何特定的行星上上演。我們正在研究文明達到這種類人類世行星過渡的“成功”與“不成功”軌跡的平均屬性。

結果實際上讓我感到既樂觀又悲觀。我很高興看到我們確實找到了可持續的穩態——本來有可能它們不存在。因此，我們的模型預測，文明/行星的長期共同演化是可能的。萬歲！

但我們也發現，只有在90%的人口死亡後才能達到平衡的軌跡。一個複雜的科技文明是否能在失去十分之九的人口後倖存下來，甚至還不清楚。它很可能只是陷入混亂。

我們還發現第四個非常令人不寒而慄的軌跡。當我們研究文明如何從高影響能源轉向低影響能源時，例如從化石燃料轉向太陽能時，它就出現了。在其中一些情景中，人口激增，行星變暖，文明轉向低影響能源資源，一切似乎最初都變得更好——但隨後仍然發生了崩潰。第四個軌跡非常可怕，因為它表明你可以做出所有正確的選擇，但事情仍然可能無法解決。

為什麼會這樣？

因為行星是表現出非線性動力學的複雜系統。擾亂行星的氣候可能就像把一塊大石頭從山上滾下來。一旦石頭真正開始滾動，就無法回頭了，也許它只是直接衝下懸崖。

氣候基本上是一個巨大的行星大小的機器，有很多運動部件——大氣層、岩石圈、冰凍圈、生物圈——這些運動部件之間的相互作用可能非常敏感。因此，如果你用力推動它，即使你在不久後停止推動它，也並不總是有辦法恢復。這是這本書的主要資訊之一。我們必須開始像一個行星一樣思考。我們對氣候變化的看法——虛假的政治辯論——是如此狹隘，因為我們認為我們是第一次發生這種情況。我們有點像宇宙青少年，陷入了自己的不成熟之中。

那麼您認為地球在這個可能性譜系中處於什麼位置？

我認為目前沒有人知道。還需要做更多的工作——使用更現實氣候的更好模型。地球科學文獻中肯定有很多關於行星“臨界點”的討論，即你推得太遠了，哎呀，現在你被推到另一種狀態了。顯然，人們對此感到擔憂。但目前尚不清楚臨界點究竟在哪裡，是什麼，以及我們可能相對於它們處於什麼位置。

但回到“改變討論”的想法——您寫這本書的動機。當然，我們可以用這些想法做更多的事情，而不僅僅是討論它們。難道它們不推薦一些行動嗎？

當然，它們確實如此——但這些行動中的大多數與氣候科學和政策中許多其他工作得出的行動沒有什麼區別。

但我真的認為，我們度過人類世的途徑是透過其他行星。我們不會僅僅透過處理地球而成為一個可持續的行星文明。我在書中給出了很多例子，但最好的例子之一是，揭示“核冬天”可能性的氣候模型——核戰爭的大氣影響造成的全球降溫——嚴重依賴於關於火星塵暴的資料。談論交叉施肥！那些核冬天模型完全改變了關於核武器的辯論，它們來自於對另一個世界的理解。

因此，我們不能僅僅坐在這裡研究地球上的臨界點，而犧牲外出探索其他世界並尋找其他地方的生命和智慧，因為我們從中獲得的知識可能對我們自己的未來至關重要。這樣想：如果你生病了去看醫生尋求治癒，如果醫生只研究過你一個人，他的能力將非常有限。然而，如果他研究過你和很多人，他將對你的疾病有更清晰的認識。行星和文明可能也是如此。

亞當·弗蘭克及其合作者開發的數學模型預測了技術文明及其行星命運的四種情景。藍線繪製了文明人口的軌跡，橙線顯示了行星溫度（氣候的代表）的共同演化軌跡。