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模擬2000次 天文學家找到地球文明崩潰的前兆
模擬2000次 天文學家找到地球文明崩潰的前兆模擬2000次 天文學家找到地球文明崩潰的前兆
壹些科幻設定認為，技術先進的文明可能建造圍繞恒星的戴森球，從而將恒星的能量輸出為己所用。但新研究表明，文明的存續更加取決於文明內部的治理狀態，以及如何從崩潰中恢復。圖片來源：Kevin Gill / Wikimedia Commons（CC BY 2.0）。
文明存續的關鍵：韌性。
人類歷史上充滿了已經消亡的文明，它們的崩潰過程，壹直是歷史學者和考古學家努力探究的課題。總之，壹個大致的結論是，貧富差距擴大和精英階層之間的不信任，往往是文明崩潰的前兆。所以壹個很自然的問題出現了：我們今天的人類文明，會以怎樣的方式消失呢？
這個問題甚至和天文學中壹個著名的悖論有關：銀河系明明已經存在了數拾億年，為什麼至今我們還找不到任何外星文明？這是天文學中著名的費米悖論。而解釋費米悖論的著名假說是宇宙中存在壹個大過濾器。這個假說認為，從簡單生命到星際文明的路上，可能存在壹道或多道極難跨越的關卡。總之，這也許就是今天宇宙顯得如此寂靜的原因。
大過濾器究竟是什麼？人類文明現在所處階段是在大過濾器之前，還是大過濾器之後？這個問題的答案與人類文明的崩潰方式直接相關。在很多科幻作品中，人類文明面臨的危機往往是某個怪獸帶來的，比如“雷德王叁小時後降臨地球”。但和這些爛俗的科幻元素相比，石油危機，全球變暖，國際形勢等問題似乎更值得關注。
文明游戲
在這篇論文中，研究人員把地球起源的技術文明抽象成了壹個系統，這個系統只有2個狀態參數，分別是技術能力T（t）和可用資源存量R（t），這兩個參數都會隨年變化。變化方式由其他7個參數決定。文明活躍時，技術能力按固定增長率r上升，資源按固定速率δ消耗。如果資源耗盡，或隨機危機事件發生（每年發生的概率為h），文明就崩潰。
文明崩潰後，技術能力按照會削減到當前水平的固定比例（cf），同時資源歸零，文明會進入持續rd年的休眠恢復期。恢復期結束後，資源恢復到初始資源的壹定比例（rf）。這個文明存續-崩潰的循環，在模擬中可以多次發生。
劃定好這些參數後，研究人員便轉向了模擬。他們從“地球起源文明”開始，為人類文明可能的未來劃定了10種可能的場景。比如“老大哥在看著你”（S1），這是壹種高度控制、高資源壓力並且外部風險較高的情形；“黃金時代”（S3），資源充足，治理穩定；“超人類主義”（S5）有點類似於科幻作品中的生物改造，研究團隊認為這是壹種復雜度較高，資源充足但還有少量殘余風險的情形。
論文設計的10種場景。圖片來源：原論文
研究人員為每種情形設置了不同的初始狀態和參數，並對每種場景進行了200次為期1000年的模擬。結果發現，不同情況的模擬結果簡直天差地別。
模擬結果分成兩大類：S3黃金時代，S5超人類主義和S10走出伊甸園，在多數或全部模擬中，在1000年的模擬實踐中，都能連續保持活躍。而剩下的7個清淨，都會發生崩潰，只是崩潰頻率和恢復能力都不同。
比如S1老大哥在看著你首次崩潰事件早於210年，並且在持續1000年的模擬中，平均會崩潰10次。並且文明在崩潰後會出現長期的不活躍。
S8銜尾蛇場景是壹個能從崩潰中快速恢復的文明，在1000年的模擬中，這種模擬平均只會崩潰2次。不過，在1000年的模擬中，它平均有870年能保持活躍。
經過模擬後，論文發現，文明不壹定會被單次崩潰擊倒。更關鍵的問題是，文明能否從崩潰中恢復。在對各個參數進行敏感性分析後，研究人員發現，資源消耗速度和崩潰後的恢復程度，是各個假定場景中最具影響力的杠杆因素。這些因素的影響，甚至比文明整體面臨的崩潰風險更能影響文明的進程。
人們通常默認，技術越先進的文明就越安全。但模型則給出了更謹慎的結論：如果技術增長伴隨著更高的資源消耗，那麼技術本身不壹定能讓文明整體更安全。它可能只是讓文明以更快的速度奔向資源邊界。換句話說，文明崩潰的前兆，未必是災難越來越多，也可能是文明的前景越來越沒有余量。
當然，這篇論文也沒能考慮所有情況——這顯然是壹項不可能的任務。論文也在末尾指出了論文模擬的局限性。比如從理論上講，文明的科技水平T可能影響文明的可用資源量R，但論文並沒有考慮這種影響。在這個角度上來說，本篇論文更像是壹個較為嚴謹的科幻設定集，在場景設定時具有不少主觀偏向，而不是像氣候模型那樣更可靠的定量預測模型。
尋找外星文明
這篇論文更關心的問題，有關費米悖論本身。
1961年，美國天文學家法蘭克·德雷克（Frank Drake）提出了壹條用來推測“在銀河系內，可以和我們接觸的外形智慧文明數量”的方程。這個方程認為，銀河系內恒星的數量，行星的數量，孕育生命，產生智慧，進行星際通訊，文明持續時間等眾多參數共同的乘積，共同決定了我們可以接觸的文明數量。我們可以通過德雷克方程計算銀河系中文明的數量，從而評判費米悖論是否合理。
在德雷克方程的參數裡，文明的壽命L是最後壹項。但本篇論文認為，最後壹項應該從連續壽命改成有效可探測時長。因為論文作者發現，就算對於技術水平還不錯的地球文明，在不同場景下，文明未來仍有相當大的可能出現崩潰。而文明的壽命L隱含了“文明連續發射信號”的假設。若文明活動間歇發生，應該給方程再乘上壹個可探測的占空比。
而這個占空比，只可能削弱德雷克方程計算出的文明數量。論文發現，消耗能源較多的文明本來就偏向短壽命，如果再疊加文明可探測占空比較低，文明被探測到的概率就會被雙重壓低。也許，這就能回答費米悖論——也許我們找不到外星人，是因為很大壹部分外星人仍處在崩潰的沉睡期。
參考鏈接：https://www.universetoday.com/articles/which-types-of-civilizations-collapse-and-which-can-endurehttps://arxiv.org/abs/2604.13774https://github.com/celiablanco/technocycleshttps://en.wikipedia.org/wiki/Hart–Tipler_conjecture
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