行星能拥有心智吗？

导读：罗切斯特大学天体物理学家 Adam Frank 与行星科学研究所（Planetary Science Institute）的 David Grinspoon 和亚利桑那州立大学的 Sara Walker 进行一场所谓的「思想实验」——他们使用科学理论探究了一个领域宽泛的问题：生命会对行星产生什么影响。基于自己的研究，他们提出可通过四个阶段来描述地球的过去及可能的未来。本文译自 phys.org 文章 《Can a planet have a mind of its own?》，来自罗切斯特大学（2022年2月16日），文中内容简单总结了研究论文《Intelligence as a planetary scale process》的内容。

地球上所有生物（包括所有微生物、植物和动物）的集体活动已经改变了地球这颗行星。

以植物为例：植物为了增强自己的生存能力，「发明」了一种进行光合作用的方式，但与此同时，它们又会释放出氧气，而氧气改变了我们这颗星球的整体机能。单一类别的生命形式只是执行自己的任务就能在整体上产生行星规模的效应，而植物仅是其中一个案例。

如果生物的集体活动（也被称为生物圈）能够改变这个世界，那么认知的集体活动以及基于认知的行为活动是否也能改变一颗星球？一旦生物圈进化完成，地球本身就具有了生命。如果一颗有生物行星具备生命，那么它是否也具有心智呢？

这正是 Adam Frank、David Grinspoon 和 Sara Walker 提出的问题，他们的研究成果已经发表在期刊《International Journal of Astrobiology（国际天体生物学期刊）》上。（Adam Frank 是罗切斯特大学物理学与天文学 Helen F. and Fred H. Gowen 教授。）他们称自己的研究为一场「思想实验」，其中组合了对地球的当前了解，并探讨了更广泛的有关生命如何改变星球的问题。这几位研究者在其论文中讨论了他们所称的「行星智能（planetary intelligence）」，即在行星规模上运作的认知活动，进而提出了人类可能解决气候变化等全球性问题的新想法。

Frank 说：「如果我们希望保证自身物种的延续，我们必须使用我们的智慧来为这颗行星创造更大的福祉。」

一个「未成熟的技术圈」

Frank、Grinspoon 和 Walker 的灵感部分来自盖亚假说（Gaia hypothesis）等思想。盖亚假说提出地球为了维持适宜生物的状态，生物圈会与空气、水和陆地等非生命地质系统密切交互。借由此，研究者解释说甚至不具备技术能力的物种也能展现出行星智能。其中的关键是：生物的集体活动创造出了一个能为自我维持的系统。

Frank 举了个例子，近期的许多研究表明森林中的树根会通过被称为菌根网络（mycorrhizal networks）的地下真菌网络连接起来。如果森林某部分需要营养物质，其它部分就会通过菌根网络向有压力的部分输送其生存所需的营养物质。通过这种方式，森林能够维持自身的生存能力。

这些研究者将我们目前的文明称为「未成熟的技术圈（immature technosphere）」——这是一个人类建造的系统和技术的集合体，其能直接影响地球，但却不能自我维持。举个例子，我们使用的大部分能量都来自化石燃料燃烧，但这对地球的海洋和大气有负面影响。我们赖以生存的技术和能源正在毁坏我们的母星，而这又会进一步摧毁我们这个物种。

为了自身物种的延续，我们就需要团结起来行动，以地球的福祉为先。

不过，Frank 表示：「我们还没有为地球的最大福祉做出共同反应的能力。地球上是有智能，但还没有行星智能。」

迈向成熟的技术圈

为了阐释行星智能在人类长期未来中可能发挥的作用，研究者将地球的过去及可能的未来分成为了四大阶段。他们也展示了这些阶段在行星智能的驱动下的演化方式。他们认为宇宙中成功演化出生命和可持续性技术文明的行星可能都具有这种特征。

第一阶段：未成熟的生物圈：地球在非常早期时的特征，在几十亿年前，在技术型物种出现之前，那时候已经有了微生物，但植物尚未出现。此时全球性的反馈还很少，因为生命还不具备有效影响地球大气和水圈等行星系统的力量。

第二阶段：成熟的生物圈：在技术型物种诞生前的地球的特征，在距今大约 25 亿年到 5.4 亿年之前。此时已经形成了稳定的陆地，植被和光合作用全面铺展开，大气中积累了氧气，臭氧层已经形成。生物圈对地球有巨大影响，或许有助于维持地球适宜生物生存的能力。

第三阶段：未成熟的技术圈：当今地球的特征，此时已经拥有了互相连接的通信、交通、技术、电力和计算机系统。但是，此时的技术圈仍未成熟，因为其仍未与大气层等其它地球系统整合。其反而还会从地球的系统中汲取物质和能量，而且这种汲取方式会导致地球整体进入一个并不适宜这个技术圈的新状态。长期来看，我们目前的技术圈对自身有害。

第四阶段：成熟的技术圈：Frank 表示，地球的未来目标应该是发展有益地球的技术系统，包括在全球范围内收集太阳能等不伤害生物圈的能量形式。成熟的技术圈应当与生物圈协同演化，最终构建起技术圈与生物圈互惠共荣的系统。

「行星从不成熟阶段演化到成熟阶段，而行星智能是行星进入成熟阶段的标志。」Frank 说，「探究行星智能的真正模样是一个价值非凡的课题，并且对我们自身而言也具有重大实践意义，因为我们目前仍不知道如何发展为成熟的技术圈。」目前，地球处于「未成熟的技术圈」阶段，因为目前使用的大部分能源和技术都会对地球上的大气等系统产生负面影响。Frank 表示：为了物种的延续，我们必须努力发展到「成熟的技术圈（mature technosphere）」阶段，此时人类已拥有对整颗行星有益的技术体系。

复杂的行星智能系统

尽管我们目前仍不清楚行星智能可能将如何显现，但这些研究者表示成熟的技术圈涉及到将技术系统与地球进行整合，这需要一个由反馈回路网络组成的复杂系统。

简单来说，复杂系统是指由互相交互的小部件构成的系统，并且它们的交互方式使得系统的整体行为完全取决于其交互过程。也就是，部分构成的整体超过部分的简单总和。复杂系统的例子有很多，比如森林、互联网、金融市场、人类大脑。

究其根本，复杂系统中的个体在交互过程中会涌现出个体并不具备的全新特性。举个例子，只是检查一个人大脑中的神经元是很难得知那个人的个性的。

这就意味着，我们很难预测当个体构成行星智能时可能会涌现出的特性。但是，这些研究者认为，行星智能这样的复杂系统必然会具有两个特征：具有涌现行为和能够自我维持。

「生物圈在几十亿年前创造了输送氮和碳的系统，这是其找到的维持自身的方法。」Frank 说，「现在我们必须想办法让技术圈也具备类似的自我维持特性。」

搜寻地外生命

尽管人类已经做出了一些努力，包括全球禁用某些对环境有害的化学品以及更多地使用太阳能，但 Frank 说：「我们仍旧没有行星智能或成熟的技术圈，但这项研究的目的就是指出我们应该前进的方向。」

Frank 表示，提出这些问题不仅能提供有关地球上生命的过去、现在和未来的信息，还有助于搜寻我们太阳系之外的生命和文明。比如 Frank 还是 NASA 一个搜寻遥远恒星周围行星上文明技术特征项目的首席研究员。

「可以说，我们有可能见到的唯一技术文明——我们也预计会见到的技术文明——是那些没有杀死自己的文明，这意味着他们必定已经达到了真正的行星智能阶段。」他说，「这就是这项研究的贡献：它将我们所知的有关度过气候危机的知识与其它演化了生命和智慧的行星上所可能发生的事情联系了起来。」