外星类人世：其他世界将如何对抗气候变化？

关于人类世的文章已经很多了——这是地质时间的一个拟议的新划分，其中人类是行星变化的主导力量：它何时开始？它将如何展开？我们这些所谓的地球主人，真的能利用我们的力量让我们的星球变得更美好吗？

可以理解的是，迄今为止，无论是大众媒体还是同行评审出版物中，关于人类世的大部分文献都明显以地球为中心。然而，在一系列论文和他2018年的著作《群星之光：外星世界与地球的命运》中，天体物理学家亚当·弗兰克认为，人类世的起源和影响最好在天体生物学的背景下理解，天体生物学是研究宇宙生命的一门学科。他说，气候变化以及与人类在全球崛起相关的其他环境影响，对于宇宙中任何地方出现的任何技术文明来说，很可能是普遍现象。这意味着，关于人类世的最关键见解可能不是来自研究我们脚下的土地，而是更多地来自仰望天空。

《大众科学》采访了罗切斯特大学教授弗兰克，讨论了从关于外星文明对抗气候变化的推测中可以吸取的教训。[以下是经过编辑的访谈记录。]

关于支持科学新闻业

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。

是什么促使您写这本书？

这本书的灵感来自于我与气候变化否认者进行的一些可怕的对话，这些对话是对我在美国国家公共广播电台和《纽约时报》上关于该主题的文章的回应。看到这些人如此固执己见，并意识到存在关于气候变化的虚假叙事，这真是令人恐惧，我们深陷其中。因此，这部分是受到我思考如何改变讨论的动机的驱使。

多年来，我逐渐认识到，人类驱动的气候变化实际上是一个天体生物学问题。这不是一个政治问题。这不是一个商人与环保主义者之间的问题。我们正在谈论一些更大的事情——一个行星过渡，一些科学家将其标记为人类世。气候变化只是这个新的人类主导时期的一个方面。我的论点是，从天体生物学的角度来看，人类世可能是普遍存在的：我们现在正在经历的可能是在整个宇宙中每个人都要经历的过渡类型。长寿文明和它们居住的行星可能有一些共同特征。

我真的在2014年开始探索这个问题，当时我与华盛顿大学的伍迪·沙利文合著了一篇论文，提出使用动力系统理论来模拟这些行星过渡中的一些。我们认为，有可能确定“外星文明”可能遵循的基本路径，以及当它们开始改变其行星气候时可能发生的反馈。在我与几位同事共同发表的后续论文中，我们继续进行了一些建模。

您为什么会对研究外星文明行为的模型抱有信心——这是没有人见过的东西？

我喜欢将此与希格斯玻色子进行类比。这是一个基本粒子，于2012年“发现”，但实际上你可以说它是在1964年发现的。当时出现了三篇论文，从 நன்கு 理解的物理学外推，提出了这个粒子，它将等待近半个世纪才真正被看到。细节显然需要用实际数据来填充，但在那段过渡时期，物理学家在彻底外推粒子的性质方面走得很远。

因此，当谈到思考先进技术文明与其行星之间的相互作用时，嗯，我们今天实际上比50年前人们对希格斯玻色子的了解要多得多。我们在太阳系中研究了很多行星气候的例子——金星、火星、土星、木星等等。我们有计算机模型可以很好地预测，例如，火星上的天气！因此，我们确实非常了解气候。而文明，在某种程度上，只是行星表面能量转换的一种机制。这使我们进入了全球尺度热力学的领域，这非常酷。

只要我们提出正确类型的问题——“一个行星对倾泻到其中的能量有何反应？”——我们就有了相当好的“护栏”，可以让我们解决这个问题。

但这主要是行星科学。那么这里的社会或生物方面呢？您是如何建模的？

嗯，正如我们非常了解行星气候一样，我们也可以使用生命的基本、根本原则来指导我们。生物体出生，其中一些繁殖，然后死亡。生物消耗能量，并排出废物。即使它们是由硅或任何东西制成的，也应该是这样。

下一步是纳入种群生物学的原理，其中“承载能力”的概念——当地环境可以可持续支持的生物体数量——非常重要。这种方法也可以数学应用于行星的状态。因此，在我们的建模工作中，我们有一个关于行星如何变化的方程，以及一个关于种群如何变化的方程。将它们联系在一起的是可预测的结果，即随着行星上的环境条件恶化，总承载能力下降。人口为n的文明将利用其行星的资源来增加n，但与此同时，通过使用这些资源，它往往会退化行星的环境。

在我们的研究中，我们使用这些基本思想来解决外星文明是否以及如何度过它们自己版本的人类世的问题。我们的第一个模型非常简单，但为我们提供了外星文明可能轨迹的丰富视角。

您的建模结果是什么？它们是否让您对我们自己的前景感到乐观或悲观？

在模型中，我们看到了三种行为类别，三种轨迹：“死亡”，即人口超过承载能力，然后减少；“稳态”，即人口增长放缓并最终在承载能力范围内；以及“崩溃”，即人口和承载能力都像石头一样直线下降。

重要的是要记住，我们并不是要说任何特定的历史注定会在任何特定的行星上上演。我们正在研究文明达到这种类人类世行星过渡的“成功”与“不成功”轨迹的平均属性。

结果实际上让我感到既乐观又悲观。我很高兴看到我们确实找到了可持续的稳态——本来有可能它们不存在。因此，我们的模型预测，文明/行星的长期共同演化是可能的。万岁！

但我们也发现，只有在90%的人口死亡后才能达到平衡的轨迹。一个复杂的科技文明是否能在失去十分之九的人口后幸存下来，甚至还不清楚。它很可能只是陷入混乱。

我们还发现第四个非常令人不寒而栗的轨迹。当我们研究文明如何从高影响能源转向低影响能源时，例如从化石燃料转向太阳能时，它就出现了。在其中一些情景中，人口激增，行星变暖，文明转向低影响能源资源，一切似乎最初都变得更好——但随后仍然发生了崩溃。第四个轨迹非常可怕，因为它表明你可以做出所有正确的选择，但事情仍然可能无法解决。

为什么会这样？

因为行星是表现出非线性动力学的复杂系统。扰乱行星的气候可能就像把一块大石头从山上滚下来。一旦石头真正开始滚动，就无法回头了，也许它只是直接冲下悬崖。

气候基本上是一个巨大的行星大小的机器，有很多运动部件——大气层、岩石圈、冰冻圈、生物圈——这些运动部件之间的相互作用可能非常敏感。因此，如果你用力推动它，即使你在不久后停止推动它，也并不总是有办法恢复。这是这本书的主要信息之一。我们必须开始像一个行星一样思考。我们对气候变化的看法——虚假的政治辩论——是如此狭隘，因为我们认为我们是第一次发生这种情况。我们有点像宇宙青少年，陷入了自己的不成熟之中。

那么您认为地球在这个可能性谱系中处于什么位置？

我认为目前没有人知道。还需要做更多的工作——使用更现实气候的更好模型。地球科学文献中肯定有很多关于行星“临界点”的讨论，即你推得太远了，哎呀，现在你被推到另一种状态了。显然，人们对此感到担忧。但目前尚不清楚临界点究竟在哪里，是什么，以及我们可能相对于它们处于什么位置。

但回到“改变讨论”的想法——您写这本书的动机。当然，我们可以用这些想法做更多的事情，而不仅仅是讨论它们。难道它们不推荐一些行动吗？

当然，它们确实如此——但这些行动中的大多数与气候科学和政策中许多其他工作得出的行动没有什么区别。

但我真的认为，我们度过人类世的途径是通过其他行星。我们不会仅仅通过处理地球而成为一个可持续的行星文明。我在书中给出了很多例子，但最好的例子之一是，揭示“核冬天”可能性的气候模型——核战争的大气影响造成的全球降温——严重依赖于关于火星尘暴的数据。谈论交叉施肥！那些核冬天模型完全改变了关于核武器的辩论，它们来自于对另一个世界的理解。

因此，我们不能仅仅坐在这里研究地球上的临界点，而牺牲外出探索其他世界并寻找其他地方的生命和智慧，因为我们从中获得的知识可能对我们自己的未来至关重要。这样想：如果你生病了去看医生寻求治愈，如果医生只研究过你一个人，他的能力将非常有限。然而，如果他研究过你和很多人，他将对你的疾病有更清晰的认识。行星和文明可能也是如此。

亚当·弗兰克及其合作者开发的数学模型预测了技术文明及其行星命运的四种情景。蓝线绘制了文明人口的轨迹，橙线显示了行星温度（气候的代表）的共同演化轨迹。