为啥我们还没找到外星人?它们可能没熬过气候变化 (EON/编译)宇宙大约有138亿岁

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(EON/编译)宇宙大约有138亿岁，其中可能有超过100万亿亿颗行星。在这样宏大的时间跨度和行星数量下，如果地球不是例外，宇宙中就应该还存在其他文明。著名的费米悖论就是这样提出的:"如果银河系有大量先进文明的话，为什么我们还没有看到它们的探测器和飞船呢?"

一种可能的解释是，外星文明在发展出星际旅行技术之前就已经灭绝了。那么问题又来了，它们为什么会灭绝?

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图片来源:Kurzgesagt – In a Nutshell

在最近发表于《天体生物学》的一项研究中，天文学家亚当·弗兰克(Adam Frank)及其同事设计了一个简单的数学模型，用以研究地外文明和行星环境之间的共同演化。他们指出，当技术文明消耗能源时，也会影响行星的环境，最终损害文明的可持续发展。

一言以蔽之，气候变化最终导致了一些文明的灭绝。

这个模型是怎么来的?

首先，我们当然没有外星文明史的直接证据。

但是通过观测其他行星，我们已经得到形成气候的一些物理和化学法则，例如金星失控的温室效应。运用这些基本法则，我们可以建立模型，进而解释行星和年轻文明互相影响的演化。同时，模型中还得加入能源，来描述能源消耗和群体数量的关系。

当某一文明获得更多能量时，它的能力也大大增强。例如，生育和养育后代的能力。也就是说，更好的能量将意味着更大的种群。但是从行星的角度来看，天下没有免费的午餐。

使用能源一定会对行星带来影响。如果全球变暖真的变严重了，从获取能源到食品生产，一切都会面临严重压力，我们的人口不会维持下去。因此，这个外星文明模型会将行星所受影响的扩大与群体规模的缩小联系起来。

这个模型非常直观，不需要对外星文明作出经济学、社会学或其他领域的假设。

但是模型还需要描述文明如何应对不断变化的行星环境。简单起见，假设行星只有两种能源。一种能源对行星的影响很强(例如化石燃料)，另一种的影响很弱(例如太阳能)。在模型中，当行星的形势不太乐观时，文明可以从一种能源切换到另一种。

那么，最终的模型能告诉我们什么呢?

发展路线之一:衰退

首先是我们所说的"衰退"。这是最令人担忧也最常见的现象。当某一文明使用能量时，它的群体数量会迅速增长，但是对能源的使用，也会让行星脱离以前的环境。

随着文明和行星继续演化，文明规模迅速扩大，超过行星的容纳极限。换句话说，这超过了行星的负载能力。随后，群体数量会大幅降低，一直降到行星和文明都能达到稳定，不再变化。

就这样，文明达到可持续发展，但是代价也很大。

在很多模型中，还没等到稳定状态到来，群体数量就已经消亡了70%。在现实世界，如果遭遇这样一劫，我们这样的技术文明能否幸存，还是未知。

从很多方面来看，我们从模型中看到了 "宇宙复活节岛文明"的终结。在人口规模和使用石器的鼎盛时期，大约有1万人住在复活节岛。但是在砍完所有树来打磨石器后，这一文明搞砸了自己的生态系统，堵死了发展的路。1772年，当荷兰人登陆复活节岛时，岛上只有几千名原住民，过着极为原始的生活。

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发展路线之二:软着陆

第二种发展的轨迹带来了一些好消息。这就是所谓的"软着陆"。文明增长的同时，行星也在改变，但是它们一起过渡到了新的平衡。文明改变了行星，但是没有触发大规模衰退。

发展路线之三:全面崩溃

最后是非常令人担忧的全面崩溃。跟"衰退"那个场景一样，群体数量会先爆发。但是，这些行星难以应对文明的影响造成的崩溃。宿主世界的环境对改变太过敏感，就像温室植物被移动后会枯萎。行星的环境恶化得太快，文明的规模迅速下降，直至全部灭绝。

那么，从强影响能源切换到弱影响能源，会不会让情况好转呢?

从一些文明的发展轨迹来看，不会。

如果文明只使用强影响能源，群体数量会达到顶峰，然后迅速降低为零。但如果我们让文明转而使用弱影响能源，在某些情况下，崩溃仍然会到来，只是被延迟了。群体数量开始降低，然后达到乐观的稳定状态。

然而最终，突如其来地，群体数量会骤降，走向消亡。

在一些"延迟崩溃"的历史中，行星自身的内部机制是罪魁祸首。用力过猛地推动行星发展，它也不会回到最初的环境。我们知道，即使行星上没有文明，也会出现这种情况，因为金星就是如此。金星本应该是地球的姐妹星球，但是很久以前，金星的温室效应进入失控模式，让行星的表面温度达到大约430℃，简直如地狱一般。

文明的普遍问题?

这一模型只是对外星文明进行科学研究的首次尝试。想要进一步回答"有文明做到了吗?"这样一个问题，现在还为时尚早。模型还需要更详细的气候物理学，也需要涵盖年轻文明能在母星找到的所有能源。

不过，即使初始模型很简单，我们仍然捕捉到了行星和文明共同演化的本质。在这个模型中，我们已经能够看到文明发展的基本轮廓了，并发现气候变化在其中扮演着关键角色。

换句话说，文明影响行星的环境或许在宇宙中很常见。

从这个角度来看，地球上的气候变化并非政治博弈和环保运动的小打小闹。恰恰相反，它是宇宙的考验，能让我们成功跨过灾难，也能将我们丢进文明的坟场。(编辑:Steed)

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