宇宙每天都有无数新创造，星系、彗星、黑洞、中子星，还有一大堆别的天体。我们发现，宇宙创造了许多行星，但能否时不时诞生一些耗能巨大的文明，这一点尚未探明，这些文明会不会像我们一样，不可避免地导致自己的星球产生气候变化也不得而知。我们谈论着在地球上创建一个可持续的文明，未来还是很有希望的。但是，我们怎么知道这是有可能实现的呢？整个宇宙中有成功先例吗？

值得高兴的是，科学发展，已经给我们指出了一条明路，告诉我们回答这个问题要从哪迈出第一步。我（指本文作者Adam Frank，罗切斯特大学天体物理学教授）和同事最近发表了一篇研究报告，枚举了地外行星历史的几种可能性，比如诞生于那些行星的文明，以及紧随其后的气候变化。我们的研究团队包括几位天文学家、一位地球科学家和一个城市生态学家。

我们半开玩笑式地把我们的研究看成是“外星文明的理论考古学”，“外星文明”也就是人们常说的外星人。天文学家会把他们发现的新世界称为“系外行星”，他们正张罗着用上詹姆斯·韦伯太空望远镜和其他探测仪器来寻找这些系外行星上的“系外生物圈”。所以如果我们真的发现了系外行星和它独特的生物圈，就该把“外星人”（alien）这个引人发笑的词划掉，由我们关注的真正焦点——“外星文明”（exo-civilizations）取而代之了。

我们的关注点是，外星文明如何在他们各自的星球上生存发展。鉴于宇宙中可能存在着超过100亿兆的行星，除非自然没有一视同仁，给我们的文明开了后门，我们就不是宇宙中出现的第一个文明。这就意味着，每个外星文明都是从自己星球的生物圈中层层进化而来的，它们背后有各自的历史：从诞生到发展扩张，可能还会慢慢消退甚至崩溃。地球上曾经生活过的绝大多数物种现在已经灭绝了，同理，曾经出现过的绝大多数文明，很可能也早就不复存在了。因此，我们探究其他文明经历过的事情，从而帮助我们洞悉自己可能的将来。

当然，对于外星文明是否存在，它们的历史如何，我们没有任何直接证据。但我们实实在在了解行星的运行规律。机器人使者已经造访了太阳系中的大部分角落，在火星上建立了气象站，在金星上观察失控的温室效应，还在土星的泰坦（Titan）卫星上发现了甲烷湖泊，观测到了甲烷雨。

在这些星球上，我们看到了形成气候的一般性物理、化学现象，也可以用这些规律对任意一个行星进行预测，当受到诸如小行星的干扰，或是进化出一个消耗能源的饕餮工业文明，这个星球会如何回应。

在开始探索外星文明之前，我们先着手研究行星的规律，建立合适的方程式，帮助理解行星错综复杂的进化历程和它年轻的文明。但天体物理规律和化学规律只能看到事物的局部，如果我们想要知道其他星球上文明可能面临的命运，还要借助一些生物学知识。

科幻小说塑造的外星人形象深入人心，毫不奇怪，它们大多数体态看起来和我们相似，但额头、耳朵则不大一样，手指的数量可能也不尽相同。不过，我和同事们刚开始外星文明科学研究时，对外星人的长相或是性别并不感兴趣。这一研究课题要求我们避免被细节困住，不要钻进具体的个体生物体征和社会生态中去，因为以目前的科学知识而言，这些方面我们无处下手。然而，生物学在另一领域能大显身手。

人口生物学在二十世纪早期还是一个先锋领域。当时有些学者野心勃勃，它们不甘心仅靠收集数据来描述动物种群的数量。比如阿尔弗雷德洛特卡（Alfred Lotka），他就想要搭建基本的数学模型，把诸如捕食者和猎物这样的种群数据放进模型里，从而预测其相关群体的进化前景。捕食者（比如说狼）捕杀猎物（比如兔子），这样他们就可以生出更多狼崽，增加狼群数量。兔子繁衍得很快，但如果太多兔子被猎杀，它们的数量也会受到影响。今天，人口生物学家、生态学家和其他学者将数学模型应用到方方面面，从疾病的传播到入侵物种的繁殖，随处可见。这种方法甚至被引入人类文明的研究中，对复活节岛文明的崩溃的分析就运用了这种模型。

我们利用这些工具构建了一个模型，研究一个星球上文明的进化和星球的关系。在我们的研究方法中，外星文明的人口和行星环境交织在一起，联系二者的是能量消耗及其后果。行星给文明提供能源，文明消耗能源从而实现自我发展；当文明从所在星球上获得更多能源时，它的承载力就一路飙升，繁衍并且养活更多的后代。可开发能源（以简单生物体的食物形式存在）和出生率上升的关系是人口生物学的核心。

对人类文明来说，我们人口的急速增长和肥料的使用密切相关，而肥料的生产又和化石燃料紧密联系在一起。所以，归根结底，能源越多也就意味着人口越多。在行星层面上来说，从来就没有免费的午餐。我们地球人所经历的气候变化就是其中例证。如果全球变暖真的到了无法收拾的地步，所有一切，从能源到粮食生产都将面临沉重的压力，庞大的人口也不能持续发展。因此，我们的外星文明模型将行星影响的增强和人口的减少联系起来，这个模型脉络清晰，不需要研究外星经济学、社会学或是其他出现在科幻小说里的东西。

不过考虑到外星文明也会作出不同选择，我们在研究中安置了一个基本开关，以描述该文明是如何应对星球上不断变化的环境状况的。为了尽量简化模型，我们假设一个星球上只有两类能源：一类会对行星造成很大的影响，化石能源就是典型代表。另外一类对环境的影响相对较小，太阳能就是其中一种。在一些模型中，当情况恶化，我们允许这个文明切换自己的能源选择。

那么这个模型有什么结论呢？我们可以看到三种文明按照截然不同的轨道发展。第一种模式最普遍，也最令人担忧，我们称之为“灭绝进程”。这个文明不断开采能源，人口随之迅速增长，但大量消耗资源也完全改变了这个星球的环境，和这个文明发迹时期相比已经面目全非了。随着这个星球和它所承载的文明不断进化，人口暴增，超过了星球的极限，换句话说，就是人口数量已经超过了环境承载力。紧随其后的是人口大幅减少，直到这个行星和其中文明达到了一个相对稳定的状态。在此之后，无论是人口还是环境都不再变化了，这时就实现了一种可持续的行星文明，但付出的代价极大。在许多模型中，高达70%的人口在达到稳定状态之前就已经灭亡了。事实上，我们也不清楚像人类这样复杂的科技文明能不能逃过这一劫。

我们看到宇宙中许多行星也像复活节岛那样耗尽资源，最终以不同的形式走向终结。复活节岛在石头人像制造的鼎盛时期，岛上人数一度多达1万人，但随着人们不断砍伐树木滚动巨石，生物系统被破坏，断送了他们的未来。1722年，当荷兰舰队到达这里的时候，岛上只剩下寥寥几千人，生活状态也严重恶化。

第二种轨道的结果就比较喜人了，我们称之为“软着陆”。在这种情况下，人口增长，行星也随之变化，但二者共同平稳过渡，达到一个全新的、平衡的稳态。这种文明改变了行星的环境，但没有触发物种灭绝的灾难。

最后一类最骇人听闻：全面崩溃。就像历史上所有的物种灭绝一样，物种数量暴增，对这种文明的冲击造成了雪崩的效果，所在的行星招架不来。宿主行星太过敏感，还没来得及改变自己就要走向毁灭，就像家里的盆栽，一改变环境就要枯萎。这些行星上的环境恶化速度如此之快，人口只能一路狂跌，最终灭绝。

你可能会想，把能源选择从高影响力能源切换到低影响力的能源消耗模式可能会让情况有所好转。但对某些发展模式来说，这并没什么用。如果一种文明只使用高影响力的能源，那么人口就会迅速攀升至顶峰，然后骤降为零，而如果我们允许能源消耗模式切换，崩溃的结果依然不可避免，即便可以稍稍拖住它的脚步。人口最终会下降，然后达到暂时的稳定，然而，最终这个文明还是会突然俯冲走向灭亡。

即便一个文明做出了明智的选择，还是会走向崩溃，这也是这个模型的一个关键点。因为我们建立模型方程式时也考虑到了真实世界的复杂性。在一些“延迟崩溃”的历史中，星球本身的运行机制是罪魁祸首。如果对一个星球施加了太大压力，它就不可能恢复如初了。即便我们还没有看到先例，但对这一点还是心知肚明，水星就是这样的一个例子。水星可以说是地球的姊妹星球了，但很久以前，水星上的温室效应失控了，地表温度飙升到华氏800多度，成了一个火狱。总的来说，我们的模型展示了一个文明如何将所在的星球推上绝路，并且在星球自身的地质运动中走向失控的。

然而，我们搭建的这个模型也只是对外星文明的一次初探。我们创造的方程式在囊括行星和文明“共同进化”这个本质的基础上尽可能简化。这就意味着要回答“有没有人做到了这一点”这个问题还为时过早。不过我们的研究为潜在的将来勾画出了基本轮廓。

我们还需要进一步分析更加细致、现实的气候物理学，将一个生长初期的文明可能在其土地上找到的所有能源都纳入研究范围，比如说化石能源、太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能和其他一些能源，这一串清单还需要更多物理学知识。虽然最初的模型并不复杂，但它依然解释了一个非常激进的真相，当我们把地球的走向推进人类主导时代时，也面临着许多挑战。除非我们的宇宙真的有偏见，否则在不同时空一定有其他文明面临着和我们相同的挑战，人类世可能是相通的。

正如我在新书《星之光：外星世界和地球的命运》（Light of the Stars: Alien Worlds and the Fate of the Earth）中所说的那样：我们开始顿悟，我们正在深度参与、塑造地球的未来，这为我们提供了一种动力，让我们不再像“宇宙青少年”那样，拥有权力，而缺乏智慧。从这个角度来看，气候变化实际上远不是局部的、琐碎的民主党和共和党、商业利益和环保主义者之间的博弈。这是宇宙给我们的试炼，它给了我们一个机会，我们要么接受挑战，穿越这个燃烧的边界，或者是与那些不能保护自己星球的短视文明为伍，被扔到文明的垃圾堆里去。

（翻译：马昕）

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