อารยธรรมบนโลก

อดัม แฟรงก์ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มนักวิจัยที่ได้ดำเนินการขั้นแรกเพื่อตอบคำถามเหล่านี้ ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสารAstrobiologyกลุ่มซึ่งรวมถึง Frank, Jonathan Carroll-Nellenback นักวิทยาศาสตร์การคำนวณอาวุโสที่ Rochester, Martina Alberti จาก University of Washington และ Axel Kleidon จาก Max Planck Institute for Biogeochemistry - ที่อยู่ คำถามเหล่านี้จากมุมมองของ "โหราศาสตร์" "โหราศาสตร์คือการศึกษาชีวิตและความเป็นไปได้ของมันในบริบทของดาวเคราะห์" แฟรงก์ ผู้เขียนหนังสือเล่มใหม่ Light of the Stars: Alien Worlds and the Fate of the Earth กล่าว ซึ่งนำการศึกษานี้มาใช้ "นั่นรวมถึง 'อารยธรรมนอกโลก' หรือที่เรามักเรียกว่ามนุษย์ต่างดาว" แฟรงก์และเพื่อนร่วมงานของเขาชี้ให้เห็นว่าการอภิปรายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไม่ค่อยเกิดขึ้นในบริบทที่กว้างขึ้นนี้ ซึ่งเป็นเรื่องที่พิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่นี่ไม่ใช่ครั้งแรกในประวัติศาสตร์จักรวาลที่ดาวเคราะห์และชีวมณฑลของดาวเคราะห์มีวิวัฒนาการเป็นสิ่งที่เราเคย สร้างขึ้นบนโลก "ถ้าเราไม่ใช่อารยธรรมแห่งแรกของจักรวาล" แฟรงก์กล่าว "นั่นหมายความว่ามีแนวโน้มที่จะมีกฎเกณฑ์สำหรับชะตากรรมของอารยธรรมรุ่นเยาว์เช่นเราเอง" เมื่อประชากรของอารยธรรมเพิ่มขึ้น อารยธรรมจะใช้ทรัพยากรของโลกมากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยการใช้ทรัพยากรของโลก อารยธรรมได้เปลี่ยนแปลงเงื่อนไขของโลก กล่าวโดยย่อ อารยธรรมและดาวเคราะห์ไม่ได้วิวัฒนาการแยกจากกัน พวกมันวิวัฒนาการอย่างพึ่งพากัน และชะตากรรมของอารยธรรมของเราขึ้นอยู่กับวิธีที่เราใช้ทรัพยากรของโลก เพื่อแสดงให้เห็นว่าระบบดาวเคราะห์และอารยธรรมมีวิวัฒนาการร่วมกันอย่างไร แฟรงก์และผู้ร่วมงานของเขาได้พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อแสดงวิธีที่ประชากรที่มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและดาวเคราะห์ของมันอาจพัฒนาไปด้วยกัน เมื่อคิดถึงอารยธรรมและดาวเคราะห์ต่างๆ แม้กระทั่งมนุษย์ต่างดาว โดยรวมแล้ว นักวิจัยสามารถคาดเดาได้ดีขึ้นว่าสิ่งที่จำเป็นสำหรับโครงการอารยธรรมของมนุษย์เพื่อความอยู่รอด "ประเด็นคือการตระหนักว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจเป็นเรื่องธรรมดา" แฟรงก์กล่าว "กฎของฟิสิกส์ต้องการให้ประชากรวัยหนุ่มสาวซึ่งสร้างอารยธรรมที่ใช้พลังงานมากเช่นเดียวกับเรา จะต้องได้รับผลตอบรับจาก โลก ของมัน การได้เห็นการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศในบริบทของจักรวาลนี้อาจทำให้เราเข้าใจได้ดีขึ้นว่าเกิดอะไรขึ้นกับเราในขณะนี้และทำอย่างไร จัดการกับมัน" เมื่อใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ นักวิจัยพบสถานการณ์ที่เป็นไปได้สี่ประการที่อาจเกิดขึ้นในระบบดาวเคราะห์ที่มีอารยธรรม: Die-off: ประชากรและสถานะของดาวเคราะห์ (ระบุได้จากบางอย่าง เช่น อุณหภูมิเฉลี่ย) เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในที่สุด ประชากรจะถึงจุดสูงสุดและลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากอุณหภูมิของดาวเคราะห์ที่สูงขึ้นทำให้สภาพความเป็นอยู่ยากขึ้น บรรลุระดับประชากรคงที่ แต่เป็นเพียงเศษเสี้ยวของจำนวนประชากรสูงสุด "ลองนึกภาพว่าคน 7 ใน 10 คนที่คุณรู้จักเสียชีวิตอย่างรวดเร็ว" แฟรงก์กล่าว "ไม่ชัดเจนว่าอารยธรรมทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อนจะสามารถอยู่รอดได้จากการเปลี่ยนแปลงแบบนั้น" ความยั่งยืน: จำนวนประชากรและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น แต่ในที่สุดทั้งคู่ก็มีค่าคงที่โดยไม่มีผลร้ายแรงใดๆ สถานการณ์นี้เกิดขึ้นในแบบจำลองเมื่อประชากรตระหนักว่ากำลังส่งผลเสียต่อโลก และเปลี่ยนจากการใช้ทรัพยากรที่มีผลกระทบสูง เช่น น้ำมัน ไปใช้ทรัพยากรที่มีผลกระทบต่ำ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ การล่มสลายโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงทรัพยากร: ประชากรและอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนกระทั่งจำนวนประชากรถึงจุดสูงสุดและลดลงอย่างรวดเร็ว ในแบบจำลองเหล่านี้อารยธรรมล่มสลายแม้ว่าจะไม่ชัดเจนว่าสายพันธุ์นั้นตายไปแล้วหรือไม่ ล่มสลายพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของทรัพยากร: จำนวนประชากรและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น แต่ประชากรตระหนักดีว่ากำลังก่อให้เกิดปัญหาและเปลี่ยนจากทรัพยากรที่มีผลกระทบสูงเป็นทรัพยากรที่มีผลกระทบต่ำ สิ่งต่าง ๆ ดูเหมือนจะสงบลงชั่วขณะ แต่การตอบสนองกลับกลายเป็นว่ามาช้าเกินไป และประชากรก็พังทลายอยู่ดี "สถานการณ์สุดท้ายน่ากลัวที่สุด" แฟรงค์กล่าว "แม้ว่าคุณจะทำสิ่งที่ถูกต้อง แต่ถ้าคุณรอนานเกินไป คุณก็อาจทำให้ประชากรของคุณล่มสลายได้" นักวิจัยได้สร้างแบบจำลองโดยอิงจากกรณีศึกษาของอารยธรรมที่สูญพันธุ์ไปแล้ว เช่น ผู้อาศัยในเกาะอีสเตอร์ ผู้คนเริ่มตั้งรกรากบนเกาะระหว่างปี ค.ศ. 400 ถึง 700 และเพิ่มจำนวนประชากรสูงสุดที่ 10,000 คนในช่วงระหว่างปี ค.ศ. 1200 ถึง 1500 อย่างไรก็ตาม ในศตวรรษที่ 18 ชาวเมืองใช้ทรัพยากรจนหมดสิ้น และจำนวนประชากรลดลงอย่างมากเหลือประมาณ 2,000 คน การตายลงของประชากรเกาะอีสเตอร์เกี่ยวข้องกับแนวคิดที่เรียกว่าความสามารถในการบรรทุก หรือจำนวนชนิดพันธุ์สูงสุดที่สภาพแวดล้อมสามารถรองรับได้ การตอบสนองของโลกต่อการสร้างอารยธรรมคือสิ่งที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างแท้จริง Frank กล่าว "หากคุณผ่านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรงจริงๆ ขีดความสามารถในการบรรทุกของคุณอาจลดลง เช่น การเกษตรขนาดใหญ่อาจหยุดชะงักอย่างมาก ลองนึกดูว่าหากสภาพอากาศเปลี่ยนแปลงทำให้ฝนหยุดตกในมิดเวสต์ เราจะไม่สามารถ เพื่อปลูกพืชอาหาร และประชากรของเราก็จะลดน้อยลง" ตอนนี้นักวิจัยไม่สามารถทำนายชะตากรรมของโลกได้อย่างแน่นอน ขั้นตอนต่อไปคือการใช้แบบจำลองที่มีรายละเอียดมากขึ้นเกี่ยวกับวิธีที่ดาวเคราะห์อาจประพฤติตัวเมื่ออารยธรรมใช้พลังงานในรูปแบบใดก็ได้เพื่อการเติบโต ในขณะเดียวกัน แฟรงก์ก็เตือนสติ "ถ้าคุณเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศของโลกมากพอ คุณอาจไม่สามารถเปลี่ยนกลับคืนได้" เขากล่าว "แม้ว่าคุณจะถอยกลับและเริ่มใช้พลังงานแสงอาทิตย์หรือทรัพยากรอื่นที่มีผลกระทบน้อยกว่า แต่ก็อาจจะสายเกินไป เพราะโลกมีการเปลี่ยนแปลงไปแล้ว แบบจำลองเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเราไม่สามารถคิดถึงประชากรที่มีวิวัฒนาการเพียงลำพังได้ เรามี เพื่อคิดถึงดาวเคราะห์และอารยธรรมของเราที่พัฒนาไปพร้อมกัน"