美国罗切斯特大学的物理学和天文学教授亚当・弗兰克等人将当前对地球的科学认识与生命如何改变行星等更广泛的问题结合起来，进行了一番“思想实验”。在这篇论文中，他们讨论了所谓的“行星智能”，即认知活动在行星尺度上运作的概念，并以此提出了人类应对气候变化等全球问题的新思路。
在整个行星的尺度上，是否可能存在集体的认知活动？美国罗彻斯特大学的天体物理学家亚当・弗兰克探讨了这种可能性，以及这种认知活动对于解决气候变化等全球问题的必要性。
生命 —— 包括所有微生物、植物和动物 —— 的集体活动已经改变了地球。以植物为例，它们“发明”了一种利用太阳能的方式 —— 光合作用，并以此提高了自身的生存能力；而在这一过程中，它们释放出的氧气又显著改变了地球的整体功能。这只是单个生命形式执行自身任务的一个例子，但如果上升到集体层面，就会在行星尺度产生影响。
如果生命的集体活动 —— 即所谓的“生物圈”—— 能够改变世界，那么认知上的集体活动，以及基于这种认知的行动，是否也能改变一个星球？随着生物圈不断进化，地球本身是否也会变得像生命一样？如果一颗存在生命的行星本身也具有生命，它是否会有自己的思想呢？
这些就是美国罗切斯特大学的物理学和天文学教授亚当・弗兰克等人提出的有趣问题。在近期的《国际天体生物学杂志》（ International Journal of Astrobiology）上，他和行星科学研究所的大卫・格林斯普恩和亚利桑那州立大学的莎拉・沃克发表了一篇论文，将当前对地球的科学认识与生命如何改变行星等更广泛的问题结合起来，进行了一番“思想实验”。在这篇论文中，他们讨论了所谓的“行星智能”，即认知活动在行星尺度上运作的概念，并以此提出了人类应对气候变化等全球问题的新思路。
正如弗兰克所说：“如果我们希望作为一个物种生存下去，我们就必须用自己的智慧，为这个星球带来更大的利益。”
一个“不成熟的技术圈”
弗兰克、格林斯普恩和沃克从盖亚假说等观点中得出结论：即使是技术能力不强的物种，也能够展示出行星智能。关键在于，生命的集体活动要创造一个能够自我维持的系统。盖亚假说认为，生物圈与由空气、水和陆地组成的非生物地质系统之间有着强烈的相互作用，并通过这一过程维持着地球的宜居状态。
弗兰克举例道，最近的许多研究表明，森林中树木的根会通过被称为“菌根网络”的地下真菌网络连接起来。如果森林的一部分需要营养，其他部分会通过菌根网络向受到压力的部分输送它们生存所需的营养。通过这种方式，森林保持了自己的生存能力。
目前，人类文明还处于研究人员所说的“不成熟的技术圈”阶段。所谓技术圈（technosphere），是只由人类产生的系统和技术的集合体。在当前阶段，这些系统和技术会直接影响地球，但还不能自我维持。例如，人类使用的大部分能源都来自化石燃料，而化石燃料的消耗会破坏地球的海洋和大气。换句话说，我们赖以生存的技术和能源正在摧毁我们所栖居的家园，并将反过来毁灭我们这个物种。
为了作为一个物种生存并延续下去，人类需要为了地球的最大利益而共同努力。但是，按照弗兰克的说法，“我们还没有能力从地球的最佳利益出发，共同做出反应。地球上有智慧生命，但还不具有行星智能。”
研究人员将地球的过去和可能的未来分为 4 个阶段，以说明行星智能如何在人类的长远未来发挥作用。现在，地球还是一个“不成熟的技术圈”，因为大部分能源和技术的使用都会引起地球系统（如大气）的退化。罗彻斯特大学的天体物理学家亚当・弗兰克指出，为了使人类作为一个物种生存并延续下去，我们必须以成为一个“成熟的技术圈”为目标，拥有能够给整个地球带来好处的技术系统。
迈向一个成熟的技术圈
弗兰克等人将地球的过去和可能的未来分为 4 个阶段，以说明行星智能如何在人类的长远未来发挥作用。他们还指出，这些由行星智能驱动的进化阶段可能是银河系中任何一个进化出生命和可持续技术文明的行星的特征。这 4 个阶段分别如下。
第一阶段：不成熟的生物圈，描述的是非常早期的地球。数十亿年前，技术性物种还未出现，地球上只有微生物存在，没有植被。当时几乎没有全球性的反馈，因为生命还没有能力对地球的大气层、水圈和其他行星尺度的系统施加影响。
第二阶段：成熟的生物圈。也是技术性物种出现之前的地球特征，大约在 25 亿到 5.4 亿年前。稳定的大陆已经形成，发展出了植被和光合作用，氧气在大气中积累，臭氧层出现。生物圈对地球产生了巨大的影响，或许还有助于维持地球的宜居性。
第三阶段：不成熟的技术圈。这是目前地球的特征，通讯、运输、机器、电力和计算机相互连接的系统。然而，这个技术圈还不成熟，因为它还没有集成到地球的其他系统中，比如大气层。相反，技术圈从地球系统中吸收物质和能量的方式是不可持续的，可能将推动整个地球进入一个不包括技术圈本身的新状态。从长远来看，我们当前的技术圈是对人类自身的生不利的。
第四阶段：成熟的技术圈。弗兰克指出，这是地球未来应当达到的目标。随着技术系统的整合，将给整个地球都带来好处，包括在全球范围内收集不损害生物圈的能源形式，如太阳能。成熟技术圈是与生物圈共同进化的一种形式，允许技术圈与生物圈共同繁荣。
“行星的进化会经历不成熟和成熟的阶段，而行星智能表明了将何时成为一颗成熟的行星，”弗兰克说，“最重要的问题是弄清楚行星智能是什么样子的，对我们的实践意味着什么，因为我们还不知道如何达到一个成熟的技术圈。”
行星智能的复杂系统
尽管我们还不知道行星智能本身是如何表现出来的，但研究人员指出，一个成熟的技术圈会通过一个由反馈回路组成的复杂系统，将技术系统与地球整合在一起。
简单地说，一个复杂系统是由更小的部分构建而成的，这些部分以某种方式相互作用，而系统的整体行为完全依赖于这种相互作用。也就是说，总和大于部分之和。复杂系统的例子包括森林、互联网、金融市场和人脑等。
就其本质而言，当不同的部分相互作用时，会使复杂系统呈现全新的属性。例如，我们可以检查一个人大脑中的单个神经元，但仅仅通过检查这些神经元来了解一个人的性格是很困难的。
这就意味着，我们很难准确预测个体组合形成行星智能时可能会出现什么属性。然而，根据研究人员的说法，像行星智能这样的复杂系统应当具有两个定义性的特征：它要具有涌现行为，还要能够自我维持。
“数十亿年前，生物圈创造了运输氮和运输碳的系统，从而找到了如何让生命自己生存下去的方式，”弗兰克说，“现在，我们必须弄清楚如何利用技术圈实现同样的自我维持功能。”
寻找外星生命
尽管人类已经做出了一些努力，包括在全球范围内禁止某些危害环境的化学物质，以及更多地使用太阳能等，但“我们还没有拥有行星智能或达到成熟技术圈的水平，”弗兰克说，“但这项研究的全部目的，就是指出我们应该朝哪个方向前进。”
弗兰克表示，这些问题的提出，不仅将提供地球生命过去、现在和未来将如何生存的信息，还将有助于寻找太阳系外的生命和文明。目前，弗兰克在美国国家航空航天局（NASA）资助的一个研究项目中担任首席研究员，该项目旨在寻找围绕遥远恒星运行的行星上的文明技术特征。
“可以说，我们有可能看到的技术文明，或者说我们所期待看到的文明，只能是那些没有自杀的文明，这意味着它们一定达到了真正具有行星智能的阶段，”弗兰克说，“这就是这条探索路线的力量所在，它把我们度过气候危机所需要知道的东西，与任何一个进化出生命和智慧的星球上可能发生的事情联系了起来。”