一项新研究提出了一个重大问题：是否存在一种可持续的文明，或许它远在我们银河系之外？还是说所有文明都注定会毁灭自身？
“如果我们不是宇宙中的第一个文明，那就意味着，像我们这样的年轻文明的发展命运很可能遵循某些规律。”
面对气候变化、森林砍伐和生物多样性丧失，建设可持续的文明形态是人类最紧迫的任务之一。但在应对这一巨大挑战时，我们很少思考或许是最为紧迫的问题：我们如何知道可持续发展是否可能实现？
天文学家已经清点了宇宙中相当大一部分的恒星、星系、彗星和黑洞。但是，拥有可持续文明的行星是否也是宇宙所包含的内容？或者说，宇宙中可能出现的每一个文明，是否都只能存续几个世纪，之后便因其引发的气候变化而走向衰亡？
天体物理学家亚当·弗兰克是罗切斯特大学物理与天文学教授，他是率先迈出解答这些问题第一步的研究人员团队成员之一。在一项新研究中，该团队发表于期刊 《Astrobiology》，该团队从“天体生物学”视角探讨了这些问题。
“天体生物学是研究行星环境中生命及其可能性的学科。”弗兰克说，他同时也是新书 《恒星之光：外星世界与地球的命运》 (W.W. Norton, 2018)，该书基于此项研究。“这包括‘系外文明’，也就是我们通常所说的外星人。”
弗兰克及其同事指出，关于气候变化的讨论很少置于这一更广阔的背景之下进行，即考虑这样一种可能性：在宇宙历史中，一颗行星及其生物圈演化出类似我们在地球上所创造的文明，这并非首次发生。
“如果我们不是宇宙中的第一个文明，”弗兰克说，“那就意味着，像我们这样的年轻文明的发展命运很可能遵循某些规律。”
四种情景
随着文明人口增长，它消耗的行星资源越来越多。通过消耗行星资源，文明改变了行星的状况。简言之，文明与行星并非彼此独立地演化，而是相互依存地共同演化，我们自身文明的命运取决于我们如何利用地球资源。
为阐明文明与行星系统如何共同演化，弗兰克及其合作者建立了一个数学模型，以展示技术先进的人口及其行星可能如何共同发展。通过将文明与行星（即便是外星文明与行星）视为一个整体，研究人员能够更好地预测人类文明事业得以延续可能需要什么。
“关键在于认识到，引发气候变化可能是一种普遍现象，”弗兰克说。“物理定律决定了，任何正在建设像我们这样能源密集型文明的年轻人口，都会对其行星产生反馈作用。从这一宇宙背景审视气候变化，或许能让我们更深入地了解当下正在发生的事情，以及如何应对。”
研究人员利用其数学模型，发现文明与行星系统中可能出现四种潜在情景：
大规模死亡：人口与行星状态（以平均气温等指标表示）迅速上升。最终，人口达到峰值，随后由于行星气温上升使生存条件日益恶化而急剧下降。人口最终稳定在某一水平，但仅为峰值人口的一小部分。“想象一下你认识的十个人中有七个迅速死去，”弗兰克说。“很难说一个复杂的技术文明能否经受住这种变化。”
可持续性：人口与气温均上升，但最终都会稳定在某一数值，且不会产生任何灾难性影响。在模型中，当人口认识到自身正对行星产生负面影响，并从使用石油等高影响资源转向太阳能等低影响资源时，便会出现这种情景。
未改变资源的崩溃：人口与气温均迅速上升，直至人口达到峰值并急剧下降。在这些模型中，文明崩溃，但尚不清楚该物种本身是否会完全灭绝。
资源转变后的崩溃：人口与气温上升，但人口意识到自身正在造成问题，并从高影响资源转向低影响资源。情况在一段时间内似乎趋于平稳，但事实证明，这种应对来得太晚，人口仍然崩溃了。
“最后一种情景最令人恐惧，”弗兰克说。“即使你做了正确的事情，但如果等待得太久，人口仍可能崩溃。”
基于亚当·弗兰克及其合作者开发的数学模型，展示文明及其行星命运的四种情景。黑线表示文明人口的变化轨迹，红线表示行星状态（气温的代理指标）与之共同演化的轨迹。（图片来源：Michael Osadciw/U. Rochester）
以复活节岛为例
研究人员建立模型时，部分依据了对已消失文明的案例研究，例如复活节岛的居民。人类大约在公元400年至700年之间开始在该岛定居，并在公元1200年至1500年间某个时候人口达到1万的峰值。然而，到18世纪时，岛上居民已耗尽资源，人口急剧下降至约2000人。
复活节岛的人口骤减与“承载力”概念相关，即某一环境所能支持的最大物种数量。弗兰克表示，地球对文明建设的反应正是气候变化的真正含义。
“如果经历非常严重的气候变化，你的承载力可能会下降，例如大规模农业可能遭受严重破坏。想象一下，如果气候变化导致中西部地区不再降雨。我们将无法种植粮食，人口也会减少。”
目前，研究人员尚无法确切预测地球的命运。下一步将是使用更详细的模型，研究当文明为增长而消耗任何形式的能源时，行星可能如何变化。与此同时，弗兰克发出了一个严峻的警告。
“如果你使气候发生足够大的改变，你可能再也无法将其恢复。”他说。“即使你停下来并开始使用太阳能或其他影响较小的资源，也可能为时已晚，因为行星已经在发生变化。这些模型表明，我们不能仅仅考虑人口自身的演化。我们必须考虑行星与文明的共同演化。”
