宇宙中的Ⅲ级文明标准，人类目前只有0.7级

宇宙中的Ⅲ级文明标准，人类目前只有0.7级

1.卡尔达肖夫等级

20世纪50年代，艾萨克·阿西莫夫构想出一个庞大的“银河帝国”，以此作为“基地”系列故事上演的舞台。这个文明出现于距今数千年以后，囊括了整个银河系所有恒星。他的这个设定非常成功，不只是描写第一帝国衰亡的最初三部曲很受欢迎，阿西莫夫还乘胜追击，又写了三部长篇小说记述了银河系第二帝国的崛起，并对最初那些小说的背景进行了解构。阿西莫夫死后，还有其他人续写了多部基地系列小说（运营商的智慧）。他的世界体系也影响了一大批后辈科幻作家。其中最广为人知的当属《星际迷航》系列电视剧、小说、漫画、电影，以及《星球大战》系列电影和小说。拿破仑时代的政治阴谋，加上超空间纬度神出鬼没的星际战舰，似乎拥有无法抵挡的魅力。

对今天的我们来说，星际旅行似乎如同白日做梦，但从历史角度来看，我们人类的技术社会还仅仅处在幼年期，但技术的进步已经开始呈爆炸式增长的势头。也许，如果有足够的时间，人类最终还是能建立某种银河帝国（至少是某种泛银河系文明）。

1964年，在一篇论述寻找先进外星生命的论文中，苏联天文学家尼古拉.卡尔达肖夫提出了一份高级生命的等级标准：

Ⅰ级文明：有能力控制它们整个行星资源的文明；

Ⅱ级文明：能够控制行星所环绕的恒星全部能量的文明；

Ⅲ级文明：能够控制所在星系全部能量的文明。

事实上，自最初的论文中，Ⅰ级文明被描述成我们现代社会的样子，而并没有提到必须控制整个行星的所有资源。但是，自从论文发表后，就变成了上面所列举的面貌。

2.地球是0.7级文明

目前美国是全球最大的能源消耗国，占全球能耗的25%，尽管在未来的半个世纪，中国和印度很有可能超过美国的份额。卡尔·爱德华·萨根从卡尔达肖夫最初笼统的描述出发，编写了一个数学公式来计算每种文明所属的等级：

式中，K就是卡尔达肖夫等级评分，评分的数值直观反映了文明所属的等级。log表示求取文明体系能耗规模以10为底数的对数值。一个生命体系的耗能规模需要提高100亿倍，才能在萨根-卡尔达谢夫评级公式中上升一个等级。将我们地球目前的能源使用代入后，得出的结果是log(10)=13,(13-6)/10=7/10=0.7。所以，目前的地球文明，在卡尔达谢夫分级体系中的位置是0.7级。

我想设想一下，怎样才能让我们的文明等级评分升高到Ⅰ类文明。但首先，还是从同样的标准回顾一下工业革命之前的世界。工业革命前后的最大区别，就是能源的使用规模。工业革命之前，人类能使用的只有自身肌体的力量（加上少数几种牲畜的力量），每人的“功率”大约仅有250W。由此很容易求出它的卡尔达谢夫等级为0.34。这应该能让大家对于评分的差距有一个直观的认识，尽管工业革命前后的世界面貌差别巨大，但是在萨根-卡尔达谢夫评级体系中的评分差距却很小。

如果我们猜想，人类世界的能耗规模每年增加3%，那么能耗总量就将每隔23年左右翻一倍。如果我们取一个数字翻倍，然后再把结果翻倍，这样重复10次之后，就可以得到大约1000倍（准确的数字是1024）于最初数字的结果。那么，10个能耗翻倍的周期就是23×10=230年，到时候我们就成了Ⅰ类文明。这个有点儿道理，因为根据前面的计算，我们距离Ⅰ类文明的差距，跟工业化革命之前的社会和现代社会的差距差不多。工业革命后也是花了大约250年的时间才发展出我们现在的社会，那么我们可以想象，可能还要花同样的时间才能升入下一级。

3.Ⅰ级文明

Ⅰ类文明的定义，现在已经变成了完全控制本星球的能源和资源。资源是个很宽泛的概念，可能涵盖很多不同类型的事物。例如，Ⅰ类文明是否要有能力控制本星球的天气呢？不过，如果我们把注意力完全集中在能耗角度上，事情就会简单得多。

在电影《Geostorm》中，人类已经可以控制全球气候，天灾不复存在

地球上最弥足珍贵的资源就是阳光。你不信吗？没有阳光，农业就不可能存在；没有阳光，所有人都会死；事实上，地球上所有的生命没有阳光都只能灭亡，因为它们的存续都依赖于阳光提供的能量。地球并不是一个封闭系统，没有阳光提供的能量，生活就无法继续。所以，从原则上讲，Ⅰ类文明要控制整个行星上的资源，首要任务就是要控制（或集取、使用）投射到地球上的全部阳光。

但是，我们还是需要自问：人类文明能否达到如此高的能耗级别？如果能够，这么做又是否明智？首先，有很多原因导致我们或许不能收集太阳送给我们的全部能量。明显的局限之一，是地球表面积的70%是海洋。尽管有人说：有信念者，万事皆可成。我个人还是很难想象，我们的后代会在海面上空铺满太阳能电池板。太阳能电池板的效率也不是很高，目前最高水平也不过能把光能得20%转化为电能。还有另外需要担心的一件事是：哪怕仅有10%的陆地面积被太阳能电池板覆盖，也会给地球生态环境造成灾难性后果。上述三方面因素都将降低收集太阳能的效率，使其比前面列出的最大数字低大约两个数量级。这样一来，就只相当于目前全球能耗水平的十倍左右了。这不是个很糟糕的结果，但离我们想象中“神一样的存在”还有较大差距。

当然，我们还有其他的能量来源。目前，唯一听起来可靠的能源是人工控制的核热反应。原则上，全球重氢资源能给我们提供取之不尽的能源，足够让人发家致富。但是，发那么多电还是有风险的，归根结底，维护我们这个文明体系运作的所有能源最终都会转化为热能。要是我们的电力来自阳光还好办，因为阳光本来就是要给地球加热的。但如果利用核能大量发电的话，地球温度就可能因此而上升一截。具体多少呢？嗯，仅靠阳光地球就已经维持了 3 0 0 K左右的平均温度；如果我们选用另一种发电方式，获得与阳光同样规模的能源，那么地球变暖程度就将扩大 2 . 2 5 倍左右，意味着地球平均温度将上升为 3 6 0 K（86.5℃），热到让生物无法生存。这还是在忽视了发电过程可能造成的所有其他污染的情况下。太阳能本身，基本上不存在这个问题，因为太阳能本来就是要转化为热量的，不管你要不要先把它转化为电力。（“基本上”在这里含义是：如果太多的太阳能电池板改变了地球的反照率，那么地球温度的确会发生变化）。

极致高温下被蒸发的城市

如果你下定决心要那么多能源，也就必须付出相应的代价。最终Ⅰ级文明需要一个完全可控的生态系统。它将会要求整个生物圈经历一场剧变，以至绝大多数动物（包括人类）都需要做出改变才能生存。像很多科幻小说中的其他创意一样，这个概念東也来自奥拉夫·斯塔普尔顿的小说《最后的人和最初的人》以及《造星主》。在《造星主》一书中，银河系各大文明用基因方法改变了他们居民的生物形态，变成了能效极高的超级智能昆虫，以便在时间的尽头用最高效率使用恒星放射出的能量。

就像很多其他作者提出过的，这样的环境可能还会有很多其他的结果，例如大部分人类将自身“下载”到电脑系统中，然后就可以随心所欲地改变实体世界，而不需要担心后果。电脑可能会想要把我们消灭（或试图这样做），就像《终结者》电影里展示的那样。然后由它们取代我们（小说《海伯里安》探讨了这种可能性，小说讲述28世纪，地球已被黑洞吞噬，人类在银河系中建立了霸主政权，但一颗偏远星球上的某个传说，却将带给人类灭顶之灾。在这颗被称作海伯利安的星球上，据说潜伏着一种名为伯劳的嗜血怪物，朝圣者们可以组队去向它许愿，一人能够梦想成真，而余下诸人都将失去性命。在人类末日前夜，最后一支由7人组成的朝圣队伍出发了，他们每个人都有极度渴望之事，也有着隐藏心底的秘密，而其中一人正掌握着全人类的命运）。我们也可能在无意中促成了某种进步，因而晋升为Ⅰ级文明，或者出现杂合上述多重变化的局面。

4.继续升级

合乎逻辑的下一步，就是在宇宙空间或者其他行星建立人类殖民地。尽管在达到Ⅰ级文明水平之前，人们也可以试着兴建外星殖民地，SPACEX已经在火星殖民的研究上有所进展。但是，的确有一种后续步骤是现代人做不到的：对其他行星进行地球化改造。计划的内容是找到一颗没有生命居住（只是有可能这样）的行星，比如火星，然后把他变成地球人能够居住的环境。“能够居住”具体是怎么个意思，定义有那么一些模糊。但笼统地说，是人类能够在该星球的露天环境下生存。当然，人们可以想象用基因改造的方法改变人类自身，制造某种赛博格之类的复合体，以便能够在外星球现有条件下生存，而不是改造整个星球。或者采取某种双管齐下的做法，我们一边改造行星，一边改变人类自己，或许能最终收效。

现在看来很清楚的是，一种文明消耗的能源越多，对周围环境的改变幅度就大，也就越可能造成各种不可预知结果。全球天气系统就是一个经典的混纯系统案例——能够影响气候的很小事件，将来都可能会造成非常严重的后果。这一点，从 1963 年以来就已经广为人知。当时，爱德华洛伦兹设计出了一个简单的地球大气环流模型。洛伦兹说：“当我们把结果……代入大气系统中……其结果表明，远期天气预报在任何情况下都是不可能的。”这有时被称作蝴蝶效应:一只蝴蝶在中国扇动翅膀，就可能导致席卷得克萨斯的一场飓风。地球生态系统是另外一个难解的混沌系统，只是它的反应周期很漫长：多数针对有限范围内的地球生态系统编制的数学模型（比如捕食者-猎物模型），其中都包含强相关性的非线性微分方程，而它们正是混乱的标志。更糟糕的是，生态系统过于复杂，目前根本就无法判断这些模型能不能反映生物世界的原貌。

5.Ⅱ级文明

在卡尔达肖夫的分级体系中，第Ⅱ级文明能够控制整个恒星系统的能量。与太阳这样“普通”的恒星输出功率相当。从Ⅰ级到Ⅱ级文明的进化可能会是一个问题。主要的问题在这里：要想获得整个恒星的能量，就需要拆掉一些行星。目的是用它们做成一道屏障，以便截留恒星发出的光。

Ⅱ级与Ⅲ级文明之间的文明体系，在大众媒体和较早期的科幻作品中极为常见，虽然并没有明确这样的称呼。行星联盟、银河帝国，这些作者们钟爱的称呼，顾名思义就已经超过了Ⅱ级文明。不信吗？那我们来看一个小细节，来自《星际迷航：新一代》及其续集，这东西名叫“复制机”。“复制机”可能是瞬间转移机器的后续产品。由于种种原因，我认为瞬间转移不可能实现。不过现在，我们就大胆假设它能用。正如星际迷航粉所知道的：皮卡德舰长对他办公室的一个小盒子说：“茶，格雷爵士，要热的。”很短时间之后，盒子里就出现了一个小茶杯。这茶到底是从别处泡好了传输过来的，还是凭空制造出来的？

啤酒是怎么来的？

作品中并没有明确交代，但很可能是后者，因为光子甲板也像是用这种方式运作的。如果银河帝国有70亿人口，每人叫了这么一杯茶的话，所需能量就可以达到太阳在半秒钟时间释放的规模！当然，我对行银河帝国的人口规模估计数显然偏低。无论如何，这个小小的“复制机”就能显示出帝国手里有大把的能源可以挥霍。如果我们假设整个帝国所有的饮食都是这么制造出来的，其能量需求就已经超过了几颗恒星的总和。

用这么浪费的办法泡一杯茶，的确是相当愚蠢的做法。没有任何技术能保持100%的能效，制造一杯茶所释放出的冗余热量，可能足以融化（或汽化）复制机所在的任何容器。在我看来，多数科幻题材的电视和电影节目都不会老老实实处理这类细节。

6.Ⅲ级文明

斯坦尼斯拉夫莱姆写过一篇讽刺性短篇小说，聚焦于已经达到可能世界最高发展阶段层次的外星人。他们基本上是饱食终日、无所事事，没事就创造个方形行星这样的奇迹出来玩玩，如此等等。他们向来访者解释说：他们什么都不干，是因为干什么都意味着退步。我也觉得，人们很难写出第Ⅲ级文明背景下的科幻小说，因为到了那个级别，连亚瑟·查理斯·克拉克的说法都显得过于温柔了。或许应该说：“一切真正先进的技术都像是神迹。”这样更为准确。在篇文章中，我始终试图从现有的真正知识出发，按照已知物理规律构想未来的世界。任何一种达到卡尔达肖夫分级第Ⅲ级标准的文明，拥有了驾驭整个星系能力的那一种，其历史悠久程度肯定远远超过了我们人类。如果我们相信光速是终极速度，那么要扩张到整个星系，势必需要数百万年的时间。即便我们相信超光速旅行的现实性，可能还是需要这么漫长的时间。这样的文明还必须拥有一份远见和明确无疑的目标，远远超过我们现今时代的人类所能达到的程度。这是因为，只有以整个社会的存续作为最高使命，才有可能实现这样高的社会发展水平。其他一切都无关紧要。如果不需要载人，任何形式的太空旅行难度都会降低很多：将人类送往其他星球的代价极为高昂，到了近乎疯狂的地步，而且非常之危险。与此同时，这又是确保人类长期存续唯一可能的办法。这里的长期，指的是数百万年后。

而在我们短暂且有限的生命当中，或许只能期待埃隆·马斯克带我们上火星种土豆。