美國羅切斯特大學的物理學和天文學教授亞當・弗蘭克等人將當前對地球的科學認識與生命如何改變行星等更廣泛的問題結合起來，進行了一番“思想實驗”。在這篇論文中，他們討論了所謂的“行星智慧”，即認知活動在行星尺度上運作的概念，並以此提出了人類應對氣候變化等全球問題的新思路。

在整個行星的尺度上，是否可能存在集體的認知活動？美國羅徹斯特大學的天體物理學家亞當・弗蘭克探討了這種可能性，以及這種認知活動對於解決氣候變化等全球問題的必要性。

生命 —— 包括所有微生物、植物和動物 —— 的集體活動已經改變了地球。以植物為例，它們“發明”了一種利用太陽能的方式 —— 光合作用，並以此提高了自身的生存能力；而在這一過程中，它們釋放出的氧氣又顯著改變了地球的整體功能。這只是單個生命形式執行自身任務的一個例子，但如果上升到集體層面，就會在行星尺度產生影響。

如果生命的集體活動 —— 即所謂的“生物圈”—— 能夠改變世界，那麼認知上的集體活動，以及基於這種認知的行動，是否也能改變一個星球？隨著生物圈不斷進化，地球本身是否也會變得像生命一樣？如果一顆存在生命的行星本身也具有生命，它是否會有自己的思想呢？

這些就是美國羅切斯特大學的物理學和天文學教授亞當・弗蘭克等人提出的有趣問題。在近期的《國際天體生物學雜誌》（ International Journal of Astrobiology）上，他和行星科學研究所的大衛・格林斯普恩和亞利桑那州立大學的莎拉・沃克發表了一篇論文，將當前對地球的科學認識與生命如何改變行星等更廣泛的問題結合起來，進行了一番“思想實驗”。在這篇論文中，他們討論了所謂的“行星智慧”，即認知活動在行星尺度上運作的概念，並以此提出了人類應對氣候變化等全球問題的新思路。

正如弗蘭克所說：“如果我們希望作為一個物種生存下去，我們就必須用自己的智慧，為這個星球帶來更大的利益。”

一個“不成熟的技術圈”

弗蘭克、格林斯普恩和沃克從蓋亞假說等觀點中得出結論：即使是技術能力不強的物種，也能夠展示出行星智慧。關鍵在於，生命的集體活動要創造一個能夠自我維持的系統。蓋亞假說認為，生物圈與由空氣、水和陸地組成的非生物地質系統之間有著強烈的相互作用，並通過這一過程維持著地球的宜居狀態。

弗蘭克舉例道，最近的許多研究表明，森林中樹木的根會通過被稱為“菌根網路”的地下真菌網路連線起來。如果森林的一部分需要營養，其他部分會通過菌根網路向受到壓力的部分輸送它們生存所需的營養。通過這種方式，森林保持了自己的生存能力。

目前，人類文明還處於研究人員所說的“不成熟的技術圈”階段。所謂技術圈（technosphere），是隻由人類產生的系統和技術的集合體。在當前階段，這些系統和技術會直接影響地球，但還不能自我維持。例如，人類使用的大部分能源都來自化石燃料，而化石燃料的消耗會破壞地球的海洋和大氣。換句話說，我們賴以生存的技術和能源正在摧毀我們所棲居的家園，並將反過來毀滅我們這個物種。

為了作為一個物種生存並延續下去，人類需要為了地球的最大利益而共同努力。但是，按照弗蘭克的說法，“我們還沒有能力從地球的最佳利益出發，共同做出反應。地球上有智慧生命，但還不具有行星智慧。”

研究人員將地球的過去和可能的未來分為 4 個階段，以說明行星智慧如何在人類的長遠未來發揮作用。現在，地球還是一個“不成熟的技術圈”，因為大部分能源和技術的使用都會引起地球系統（如大氣）的退化。羅徹斯特大學的天體物理學家亞當・弗蘭克指出，為了使人類作為一個物種生存並延續下去，我們必須以成為一個“成熟的技術圈”為目標，擁有能夠給整個地球帶來好處的技術系統。

邁向一個成熟的技術圈

弗蘭克等人將地球的過去和可能的未來分為 4 個階段，以說明行星智慧如何在人類的長遠未來發揮作用。他們還指出，這些由行星智慧驅動的進化階段可能是銀河系中任何一個進化出生命和可持續技術文明的行星的特徵。這 4 個階段分別如下。

第一階段：不成熟的生物圈，描述的是非常早期的地球。數十億年前，技術性物種還未出現，地球上只有微生物存在，沒有植被。當時幾乎沒有全球性的反饋，因為生命還沒有能力對地球的大氣層、水圈和其他行星尺度的系統施加影響。

第二階段：成熟的生物圈。也是技術性物種出現之前的地球特徵，大約在 25 億到 5.4 億年前。穩定的大陸已經形成，發展出了植被和光合作用，氧氣在大氣中積累，臭氧層出現。生物圈對地球產生了巨大的影響，或許還有助於維持地球的宜居性。

第三階段：不成熟的技術圈。這是目前地球的特徵，通訊、運輸、機器、電力和計算機相互連線的系統。然而，這個技術圈還不成熟，因為它還沒有整合到地球的其他系統中，比如大氣層。相反，技術圈從地球系統中吸收物質和能量的方式是不可持續的，可能將推動整個地球進入一個不包括技術圈本身的新狀態。從長遠來看，我們當前的技術圈是對人類自身的生不利的。

第四階段：成熟的技術圈。弗蘭克指出，這是地球未來應當達到的目標。隨著技術系統的整合，將給整個地球都帶來好處，包括在全球範圍內收集不損害生物圈的能源形式，如太陽能。成熟技術圈是與生物圈共同進化的一種形式，允許技術圈與生物圈共同繁榮。

“行星的進化會經歷不成熟和成熟的階段，而行星智慧表明了將何時成為一顆成熟的行星，”弗蘭克說，“最重要的問題是弄清楚行星智慧是什麼樣子的，對我們的實踐意味著什麼，因為我們還不知道如何達到一個成熟的技術圈。”

行星智慧的複雜系統

儘管我們還不知道行星智慧本身是如何表現出來的，但研究人員指出，一個成熟的技術圈會通過一個由反饋迴路組成的複雜系統，將技術系統與地球整合在一起。

簡單地說，一個複雜系統是由更小的部分構建而成的，這些部分以某種方式相互作用，而系統的整體行為完全依賴於這種相互作用。也就是說，總和大於部分之和。複雜系統的例子包括森林、網際網路、金融市場和人腦等。

就其本質而言，當不同的部分相互作用時，會使複雜系統呈現全新的屬性。例如，我們可以檢查一個人大腦中的單個神經元，但僅僅通過檢查這些神經元來了解一個人的性格是很困難的。

這就意味著，我們很難準確預測個體組合形成行星智慧時可能會出現什麼屬性。然而，根據研究人員的說法，像行星智慧這樣的複雜系統應當具有兩個定義性的特徵：它要具有湧現行為，還要能夠自我維持。

“數十億年前，生物圈創造了運輸氮和運輸碳的系統，從而找到了如何讓生命自己生存下去的方式，”弗蘭克說，“現在，我們必須弄清楚如何利用技術圈實現同樣的自我維持功能。”

尋找外星生命

儘管人類已經做出了一些努力，包括在全球範圍內禁止某些危害環境的化學物質，以及更多地使用太陽能等，但“我們還沒有擁有行星智慧或達到成熟技術圈的水平，”弗蘭克說，“但這項研究的全部目的，就是指出我們應該朝哪個方向前進。”

弗蘭克表示，這些問題的提出，不僅將提供地球生命過去、現在和未來將如何生存的資訊，還將有助於尋找太陽系外的生命和文明。目前，弗蘭克在美國國家航空航天局（NASA）資助的一個研究專案中擔任首席研究員，該專案旨在尋找圍繞遙遠恆星執行的行星上的文明技術特徵。

“可以說，我們有可能看到的技術文明，或者說我們所期待看到的文明，只能是那些沒有自殺的文明，這意味著它們一定達到了真正具有行星智慧的階段，”弗蘭克說，“這就是這條探索路線的力量所在，它把我們度過氣候危機所需要知道的東西，與任何一個進化出生命和智慧的星球上可能發生的事情聯絡了起來。”