新理論提升地球外智慧生命存在的可能性

1983年，理論物理學家Brandon Carter提出，人類在地球上演化的時間相對於太陽的總壽命，顯示我們的演化起源本質上是不太可能的，因此類似人類的觀察者在地球之外極為罕見。在最新的研究中，來自賓州州立大學、慕尼黑大學和羅徹斯特大學的科學家們，透過歷史地球生物學的視角，重新評估了Carter的「硬步驟」理論的核心假設。他們提出了一個替代理論，認為並不存在所謂的「硬步驟」，人類起源所需的演化奇點可以透過非內在不可能性的機制來解釋。此外，如果地球的表面環境最初不僅對人類生命不友好，也對人類存在所需的某些關鍵中間步驟不友好，那麼人類起源的時間是由地球歷史上新的全球宜居環境視窗的逐步開放所控制的。

新理論認為，人類可能是生物和行星演化的必然結果。圖片來源：Fernando Ribas。

賓州州立大學的Jennifer Macalady教授表示：「這是我們對生命歷史思考方式的重大轉變。」

她進一步解釋：「這表明複雜生命的演化可能與運氣無關，而是與生命與其環境之間的相互作用有關，這為我們理解起源及在宇宙中的位置開闢了令人興奮的新研究途徑。」

「Carter於1983年提出的『硬步驟』模型認為，人類的演化起源極為不可能，因為人類在地球上演化的時間相對於太陽的總壽命來說太短，因此地球外類似人類的生命存在的可能性極低。」

在這項新研究中，Macalady教授及其同事認為，地球的環境最初對許多生命形式都不友好，關鍵的演化步驟只有在全球環境達到「允許」狀態時才成為可能。

慕尼黑大學的博士後研究員Dan Mills博士舉例說明：「例如，複雜的動物生命需要大氣中一定水平的氧氣，因此透過光合作用微生物和細菌使地球大氣氧氣化，是地球的自然演化步驟，這為更近期的生命形式創造了發展的機會。」

「我們認為，智慧生命的出現可能並不需要一系列的幸運巧合。」

「人類在地球歷史中並非『早』或『晚』演化，而是『準時』演化，當條件具備時才出現。」

「也許這只是時間問題，其他行星可能比地球更快達到這些條件，而有些行星可能需要更長的時間。」

「硬步驟」理論的核心預測是，宇宙中幾乎不存在其他文明，因為諸如生命起源、複雜細胞的發展以及人類智慧的出現等步驟，基於Carter對太陽總壽命為100億年、地球年齡約50億年的解釋，都是不太可能的。

在這項新研究中，作者們提出，人類起源的時間可以透過地球歷史上宜居環境視窗的逐步開放來解釋，這些視窗的開放是由營養物質可用性、海面溫度、海洋鹽度水平以及大氣中氧氣量的變化所驅動的。

考慮到所有相互作用的因素，地球直到最近才變得適合人類居住——這只是這些條件作用的自然結果。

賓州州立大學的Jason Wright教授表示：「我們認為，與其基於太陽的壽命來進行預測，不如使用地質時間尺度，因為這才是大氣和地貌變化所需的時間。」

「這些是地球上的正常時間尺度。如果生命與行星共同演化，那麼它將以行星的時間尺度和速度演化。」

該團隊的論文已於本月發表在《科學進展》期刊上。

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Daniel B. Mills et al. 2025. A reassessment of the 'hard-steps' model for the evolution of intelligent life. Science Advances 11 (7); doi: 10.1126/sciadv.ads5698