卡尔达舍夫量表我们如何衡量一个文明的技术进步

宇宙文明

我们已经经历了我们在地球上遇到的相当多的灾难，战争、饥荒、洪水、流行病、环境破坏……

幸运的是，我们也发展处很多美好的东西，电力和互联网的普及，对月球和火星等天体的探索，大型强子对撞机发现希格斯玻色子，还有你发现了一个神奇的怪罗科普。

那么，我们如何衡量所有振奋人心的科学创新和发现，及所有的天灾人祸呢?

我们正在应对越来越多的灾难，同时也在不懈地寻求技术创新。可怕的灾难和狡猾的创新如此对立地结合在一起，我们怎么可能把我们的进步看作是一种文明呢?

1964年，俄罗斯物理学家尼古拉·卡尔达舍夫(Nicolai Kardashev)首次尝试对文明的进步进行规模和分类。

他的模型被称为卡尔达舍夫量表(Kardashev scale)，它根据文明能够利用的能量来衡量文明的技术进步程度。基本上，一个文明拥有的技术越好，他们能够利用的能源就越多。

随着能源利用率的提高，文明可以进一步提高技术。卡尔达舍夫认为，文明将走到其技术和利用能源的能力所能走的最远的地方。

戴森球

原始卡尔达舍夫量表

1964年，尼古拉·卡尔达舍夫在其发表于《外星文明传递信息》的论文中，提出了一种基于人类利用能源能力的三层文明分类体系:

类型I

这是技术进步的第一阶段，文明能够利用它所居住星球上的所有能源。对地球而言,这个值约7×10^17瓦，目前我们只能利用4 x 10^12瓦的能量。

因此，按照卡尔达舍夫量表，我们还有很长的路要走，才能达到技术先进文明的第一阶段!一些科学家认为，以目前的技术进步速度，我们也许能在几个世纪后实现这一目标。

类型II

这是一种中等技术水平的先进文明，能够利用自身恒星辐射的能量。这一阶段将包括一个文明建造戴森球（用来包裹恒星开采恒星能的人造天体）的能力，理论上的想法是将太阳包裹起来以提取其全部能量。

如果我们进入这个阶段,我们将能够利用太阳的4×10^26瓦。

类型III

这类文明将是所有文明中最先进的文明，拥有利用整个银河系的能源的能力——大约是第二类文明的100亿倍。这类文明可以殖民整个星系，利用那里的数十亿恒星的能量。

卡尔达舍夫提出，这样一个文明可以获得与银河系亮度相当的能量，因此，如果以银河系为例，它可以转化为4 x 10^37瓦的能量!

卡尔达舍夫量表能源利用估算

人类文明的现状

尽管我们认为自己是地球上最聪明的生物，但作为一个文明，我们甚至还没有达到文明的类型I!

未来学家加来道雄认为，要达到类型I还需要几百年的时间。类型II可以在几千年后达到，而最发达的类型III则需要令人难以置信的100万年后!

卡尔·萨根试图通过考虑中间值来计算一个确定的卡尔达舍夫值，以反映当前人类文明的进步，在最初的卡尔达舍夫量表中没有考虑到，更具体地说，通过插值和外推类型I到类型III的值。他提出了如下公式：

K =卡尔达舍夫值P=文明使用的力量

根据外推法，他认为是一种“类型0”文明，这种文明最初并不是由卡尔达舍夫定义的，并在1973年计算出卡尔达舍夫的等级为0.7，当时人类显然使用了10太瓦的电力。

加来道雄

卡尔达舍夫量表的修改和扩展

最近，科学家和天文学家扩大了这个范围，以进一步衡量假想文明的进步——可能是银河文明、星系文明，甚至是能够穿越多元宇宙的文明!

让我们来看看其中的一些扩展/修改:

类型0至IV

许多人认为，卡尔达舍夫的范围太有限，只有一个3层的排名系统。此外,它不能适应人类, 即使是类型I。

因此,很多人倾向于定义卡尔达舍夫规模从0到IV。类型0包括能够从地球上的原材料或自然资源中提取能量的文明,就像我们从木材中提取能源,煤炭、石油、水。

人类自然就属于类型0。在这个扩展的尺度中，它还考虑了能够提取宇宙所有能量的文明，这些能量被表示为第四类。

量子技术

约翰·巴罗微量表

著名宇宙学家约翰·巴罗提供了一个完全不同的量表来衡量文明的技术进步。

他认为，人类已经能够操纵环境，在越来越小的维度上提取能量，而不是在越来越大的维度上。因此，他将卡尔达舍夫的传统分类改为从类型I到类型Omega:

类型i:这是最基本的文明，能够通过建造建筑、挖掘隧道等方式操纵比自身更大的物体。

类型ii:这是一个低级的先进文明，它不仅知道如何操纵行星，还知道如何操纵自己的基因。

类型iii:这类文明不仅懂得基因工程，还能通过修补分子和分子键来创造新材料。

类型iv:这类文明可以继续操纵单个原子，创造出在原子尺度上工作的技术，来创造复杂形式的人工生命。

类型v:这类文明甚至可以穿透原子内部，操纵亚原子粒子，如电子、质子和中子。

类型vi:这类文明将会强大到足以操纵最基本的物质粒子——夸克和轻子。

类型Omega:这是这个分类中最复杂的文明，它可以改变时空本身的结构。

尽管从轮子到宇宙飞船经历了数千年的发展，我们还没有达到最初卡尔达舍夫量表的类型I。

如果一个文明能够达到这个量表的顶峰，拥有驾驭整个宇宙的力量，改变时空的结构，以我们目前的能力，这是一件甚至难以理解的事情!

希望文明能够发展出越来越多美好的技术，让文明走的更久，而不是走向自己毁灭自己！