天文学家找到地球文明崩溃的前兆环球科学
一些科幻设定认为，技术先进的文明可能建造围绕恒星的戴森球，从而将恒星的能量输出为己所用。但新研究表明，文明的存续更加取决于文明内部的治理状态，以及如何从崩溃中恢复。图片来源：Kevin Gill / Wikimedia Commons（CC BY 2.0）。
文明存续的关键：韧性。
人类历史上充满了已经消亡的文明，它们的崩溃过程，一直是历史学者和考古学家努力探究的课题。总之，一个大致的结论是，贫富差距扩大和精英阶层之间的不信任，往往是文明崩溃的前兆。所以一个很自然的问题出现了：我们今天的人类文明，会以怎样的方式消失呢？
这个问题甚至和天文学中一个著名的悖论有关：银河系明明已经存在了数十亿年，为什么至今我们还找不到任何外星文明？这是天文学中著名的费米悖论。而解释费米悖论的著名假说是宇宙中存在一个大过滤器。这个假说认为，从简单生命到星际文明的路上，可能存在一道或多道极难跨越的关卡。总之，这也许就是今天宇宙显得如此寂静的原因。
大过滤器究竟是什么？人类文明现在所处阶段是在大过滤器之前，还是大过滤器之后？这个问题的答案与人类文明的崩溃方式直接相关。在很多科幻作品中，人类文明面临的危机往往是某个怪兽带来的，比如“雷德王三小时后降临地球”。但和这些烂俗的科幻元素相比，石油危机，全球变暖，国际形势等问题似乎更值得关注。
在这篇论文中，研究人员把地球起源的技术文明抽象成了一个系统，这个系统只有2个状态参数，分别是技术能力T（t）和可用资源存量R（t），这两个参数都会随年变化。变化方式由其他7个参数决定。文明活跃时，技术能力按固定增长率r上升，资源按固定速率δ消耗。如果资源耗尽，或随机危机事件发生（每年发生的概率为h），文明就崩溃。
文明崩溃后，技术能力按照会削减到当前水平的固定比例（cf），同时资源归零，文明会进入持续rd年的休眠恢复期。恢复期结束后，资源恢复到初始资源的一定比例（rf）。这个文明存续-崩溃的循环，在模拟中可以多次发生。
划定好这些参数后，研究人员便转向了模拟。他们从“地球起源文明”开始，为人类文明可能的未来划定了10种可能的场景。比如“老大哥在看着你”（S1），这是一种高度控制、高资源压力并且外部风险较高的情形；“黄金时代”（S3），资源充足，治理稳定；“超人类主义”（S5）有点类似于科幻作品中的生物改造，研究团队认为这是一种复杂度较高，资源充足但还有少量残余风险的情形。
论文设计的10种场景。图片来源：原论文
研究人员为每种情形设置了不同的初始状态和参数，并对每种场景进行了200次为期1000年的模拟。结果发现，不同情况的模拟结果简直天差地别。
模拟结果分成两大类：S3黄金时代，S5超人类主义和S10走出伊甸园，在多数或全部模拟中，在1000年的模拟实践中，都能连续保持活跃。而剩下的7个清净，都会发生崩溃，只是崩溃频率和恢复能力都不同。
比如S1老大哥在看着你首次崩溃事件早于210年，并且在持续1000年的模拟中，平均会崩溃10次。并且文明在崩溃后会出现长期的不活跃。
S8衔尾蛇场景是一个能从崩溃中快速恢复的文明，在1000年的模拟中，这种模拟平均只会崩溃2次。不过，在1000年的模拟中，它平均有870年能保持活跃。
经过模拟后，论文发现，文明不一定会被单次崩溃击倒。更关键的问题是，文明能否从崩溃中恢复。在对各个参数进行敏感性分析后，研究人员发现，资源消耗速度和崩溃后的恢复程度，是各个假定场景中最具影响力的杠杆因素。这些因素的影响，甚至比文明整体面临的崩溃风险更能影响文明的进程。
人们通常默认，技术越先进的文明就越安全。但模型则给出了更谨慎的结论：如果技术增长伴随着更高的资源消耗，那么技术本身不一定能让文明整体更安全。它可能只是让文明以更快的速度奔向资源边界。换句话说，文明崩溃的前兆，未必是灾难越来越多，也可能是文明的前景越来越没有余量。
当然，这篇论文也没能考虑所有情况——这显然是一项不可能的任务。论文也在末尾指出了论文模拟的局限性。比如从理论上讲，文明的科技水平T可能影响文明的可用资源量R，但论文并没有考虑这种影响。在这个角度上来说，本篇论文更像是一个较为严谨的科幻设定集，在场景设定时具有不少主观偏向，而不是像气候模型那样更可靠的定量预测模型。
寻找外星文明
这篇论文更关心的问题，有关费米悖论本身。
1961年，美国天文学家法兰克·德雷克（Frank Drake）提出了一条用来推测“在银河系内，可以和我们接触的外形智慧文明数量”的方程。这个方程认为，银河系内恒星的数量，行星的数量，孕育生命，产生智慧，进行星际通讯，文明持续时间等众多参数共同的乘积，共同决定了我们可以接触的文明数量。我们可以通过德雷克方程计算银河系中文明的数量，从而评判费米悖论是否合理。
图片来源：Pixabay
在德雷克方程的参数里，文明的寿命L是最后一项。但本篇论文认为，最后一项应该从连续寿命改成有效可探测时长。因为论文作者发现，就算对于技术水平还不错的地球文明，在不同场景下，文明未来仍有相当大的可能出现崩溃。而文明的寿命L隐含了“文明连续发射信号”的假设。若文明活动间歇发生，应该给方程再乘上一个可探测的占空比。
而这个占空比，只可能削弱德雷克方程计算出的文明数量。论文发现，消耗能源较多的文明本来就偏向短寿命，如果再叠加文明可探测占空比较低，文明被探测到的概率就会被双重压低。也许，这就能回答费米悖论——也许我们找不到外星人，是因为很大一部分外星人仍处在崩溃的沉睡期。
