導讀：羅切斯特大學天體物理學家 Adam Frank 與行星科學研究所（Planetary Science Institute）的 David Grinspoon 和亞利桑那州立大學的 Sara Walker 進行一場所謂的「思想實驗」—— 他們使用科學理論探究了一個領域寬泛的問題：生命會對行星產生什麼影響。基於自己的研究，他們提出可通過四個階段來描述地球的過去及可能的未來。本文譯自 phys.org 文章 《Can a planet have a mind of its own?》，來自羅切斯特大學（2022 年 2 月 16 日），文中內容簡單總結了研究論文《Intelligence as a planetary scale process》的內容。
地球上所有生物（包括所有微生物、植物和動物）的集體活動已經改變了地球這顆行星。
以植物為例：植物為了增強自己的生存能力，「發明」了一種進行光合作用的方式，但與此同時，它們又會釋放出氧氣，而氧氣改變了我們這顆星球的整體機能。單一類別的生命形式只是執行自己的任務就能在整體上產生行星規模的效應，而植物僅是其中一個案例。
如果生物的集體活動（也被稱為生物圈）能夠改變這個世界，那麼認知的集體活動以及基於認知的行為活動是否也能改變一顆星球？一旦生物圈進化完成，地球本身就具有了生命。如果一顆有生物行星具備生命，那麼它是否也具有心智呢？
這正是 Adam Frank、David Grinspoon 和 Sara Walker 提出的问题，他們的研究成果已經發表在期刊《International Journal of Astrobiology（國際天體生物學期刊）》上。（Adam Frank 是羅切斯特大學物理學與天文學 Helen F. and Fred H. Gowen 教授。）他們稱自己的研究為一場「思想實驗」，其中組合了對地球的當前了解，並探討了更廣泛的有關生命如何改變星球的問題。這幾位研究者在其論文中討論了他們所稱的「行星智能（planetary intelligence）」，即在行星規模上運作的認知活動，進而提出了人類可能解決氣候變化等全球性問題的新想法。
Frank 說：「如果我們希望保證自身物種的延續，我們必須使用我們的智慧來為這顆行星創造更大的福祉。」
一個「未成熟的技術圈」#
Frank、Grinspoon 和 Walker 的靈感部分來自蓋亞假說（Gaia hypothesis）等思想。蓋亞假說提出地球為了維持適宜生物的狀態，生物圈會與空氣、水和陸地等非生命地質系統密切交互。借由此，研究者解釋說甚至不具備技術能力的物種也能展現出行星智能。其中的關鍵是：生物的集體活動創造出了一個能為自我維持的系統。
Frank 舉了個例子，近期的許多研究表明森林中的樹根會通過被稱為菌根網絡（mycorrhizal networks）的地下真菌網絡連接起來。如果森林某部分需要營養物質，其它部分就會通過菌根網絡向有壓力的部分輸送其生存所需的營養物質。通過這種方式，森林能夠維持自身的生存能力。
這些研究者將我們目前的文明稱為「未成熟的技術圈（immature technosphere）」—— 這是一個人類建造的系統和技術的集合體，其能直接影響地球，但卻不能自我維持。舉個例子，我們使用的大部分能量都來自化石燃料燃燒，但這對地球的海洋和大氣有負面影響。我們賴以生存的技術和能源正在毀壞我們的母星，而這又會進一步摧毀我們這個物種。
為了自身物種的延續，我們就需要團結起來行動，以地球的福祉為先。
不過，Frank 表示：「我們還沒有為地球的最大福祉做出共同反應的能力。地球上是有智能，但還沒有行星智能。」
邁向成熟的技術圈#
為了闡釋行星智能在人類長期未來中可能發揮的作用，研究者將地球的過去及可能的未來分成了四大階段。他們也展示了這些階段在行星智能的驅動下的演化方式。他們認為宇宙中成功演化出生命和可持續性技術文明的行星可能都具有這種特徵。
第一階段：未成熟的生物圈：地球在非常早期時的特徵，在幾十億年前，在技術型物種出現之前，那時候已經有了微生物，但植物尚未出現。此時全球性的反饋還很少，因為生命還不具備有效影響地球大氣和水圈等行星系統的力量。
第二階段：成熟的生物圈：在技術型物種誕生前的地球的特徵，在距今大約 25 億年到 5.4 億年之前。此時已經形成了穩定的陸地，植被和光合作用全面鋪開，大氣中積累了氧氣，臭氧層已經形成。生物圈對地球有巨大影響，或許有助於維持地球適宜生物生存的能力。
第三階段：未成熟的技術圈：當今地球的特徵，此時已經擁有了互相連接的通信、交通、技術、電力和計算機系統。但是，此時的技術圈仍未成熟，因為其仍未與大氣層等其它地球系統整合。其反而還會從地球的系統中汲取物質和能量，而且這種汲取方式會導致地球整體進入一個並不適宜這個技術圈的新狀態。長期來看，我們目前的技術圈對自身有害。
第四階段：成熟的技術圈：Frank 表示，地球的未來目標應該是發展有益地球的技術系統，包括在全球範圍內收集太陽能等不傷害生物圈的能量形式。成熟的技術圈應當與生物圈協同演化，最終構建起技術圈與生物圈互惠共榮的系統。
「行星從不成熟階段演化到成熟階段，而行星智能是行星進入成熟階段的標誌。」Frank 說，「探究行星智能的真正模樣是一個價值非凡的課題，並且對我們自身而言也具有重大實踐意義，因為我們目前仍不知道如何發展為成熟的技術圈。」目前，地球處於「未成熟的技術圈」階段，因為目前使用的大部分能源和技術都會對地球上的大氣等系統產生負面影響。Frank 表示：為了物種的延續，我們必須努力發展到「成熟的技術圈（mature technosphere）」階段，此時人類已擁有對整顆行星有益的技術體系。
複雜的行星智能系統#
儘管我們目前仍不清楚行星智能可能將如何顯現，但這些研究者表示成熟的技術圈涉及到將技術系統與地球進行整合，這需要一個由反饋回路網絡組成的複雜系統。
簡單來說，複雜系統是指由互相交互的小部件構成的系統，並且它們的交互方式使得系統的整體行為完全取決於其交互過程。也就是，部分構成的整體超過部分的簡單總和。複雜系統的例子有很多，比如森林、互聯網、金融市場、人類大腦。
究其根本，複雜系統中的個體在交互過程中會湧現出個體並不具備的全新特性。舉個例子，只是檢查一個人大腦中的神經元是很難得知那個人的個性的。
這就意味著，我們很難預測當個體構成行星智能時可能會湧現出的特性。但是，這些研究者認為，行星智能這樣的複雜系統必然會具有兩個特徵：具有湧現行為和能夠自我維持。
「生物圈在幾十億年前創造了輸送氮和碳的系統，這是其找到的維持自身的方法。」Frank 說，「現在我們必須想辦法讓技術圈也具備類似的自我維持特性。」
搜尋地外生命#
儘管人類已經做出了一些努力，包括全球禁用某些對環境有害的化學品以及更多地使用太陽能，但 Frank 說：「我們仍舊沒有行星智能或成熟的技術圈，但這項研究的目的就是指出我們應該前進的方向。」
Frank 表示，提出這些問題不僅能提供有關地球上生命的過去、現在和未來的信息，還有助於搜尋我們太陽系之外的生命和文明。比如 Frank 還是 NASA 一個搜尋遙遠恆星周圍行星上文明技術特徵項目的首席研究員。
「可以說，我們有可能見到的唯一技術文明 —— 我們也預計會見到的技術文明 —— 是那些沒有殺死自己的文明，這意味著他們必定已經達到了真正的行星智能階段。」他說，「這就是這項研究的貢獻：它將我們所知的有關度過氣候危機的知識與其它演化了生命和智慧的行星上所可能發生的事情聯繫了起來。」