卡爾達肖夫指數 (英語:Kardashev Scale ,俄语:Шкала Кардашёва ,又譯卡爾達肖夫尺度 )是根據一個文明所能夠利用的能源量級,來量度文明 層次及技術 先進程度的一種假说。1964年苏联 天文学家 尼古拉·卡尔达肖夫 首先提出用能量级把文明分成三个量级:I型、II型和III型。I型文明使用在它的故鄉行星所有可用的能量,II型文明利用它的行星所围绕的恆星所有的能量,III型文明則利用它所處星系 的所有能量。一般认为人类文明现在接近但尚未达到I型文明,經過其公式換算目前大約处在0.75級左右[來源請求] 。
定義
在1964年由蘇聯 天文学家 尼古拉·卡爾達肖夫 首先提出定義文明的三個層次,根據各個文明使用能源功率數量的量級:
I型 — 文明對行星 可以駕馭的能量 大約是1016 W。實際的數字是有很多變數的,地球的特定變數為 1.74×1017 W。(此处存疑)卡爾達肖夫指數原定義為 4×1016 W。[ 1]
II型 — 文明對一个恒星 所可以駕馭的能量大約是 1026 W。同樣地,實際的數字是有很多變數的,太陽 輸出的指數約為3.86×1026 W。卡爾達肖夫指數原定義為 4×1026 W。[ 1]
III型 — 文明對一個星系 所駕馭的能量大約是 1036 W。這個數字是有極多變數的,因為星系的體積在變化中。卡爾達肖夫指數原定義為 4×1037 W。
在現階段,上述文明類別純為假定。但是卡爾達肖夫指數被搜尋地外文明計畫 研究人員、科幻小說 作家和預言家用來作理論基礎。
卡爾達肖夫指數的能源消耗估计三種類型文明的定义
人類文明的現狀
世界的全年初级能源消耗的總量。
加來道雄 認為,人類可能在100到200年[來源請求] 左右達到I型狀態,在幾千年後達到II型狀態,而約在10萬至100萬年後達到III型狀態。[ 2]
卡爾·薩根 建議定義中間值(不考慮在卡尔达肖夫的原指数),由類型I(1016 W),類型II(1026 W)和類型III(1036 W)的值來做內插和外插,得出下面的公式:
K
=
log
10
P
−
6
10
{\displaystyle K={\frac {\log _{10}P-6}{10}}}
,
其中的K 是一個文明的卡爾達肖夫指数 ,P 是它使用的電力,以瓦特 爲單位。他計算出人類文明類型指數(在1973年)是0.7左右,用外推法(顯然1970年代人類使用了10太瓦(TW)的數值)。[ 3]
2012年,總世界能源消耗量 為553艾焦(7020553000000000000♠ 553× 1018 J =153,661 TWh),相當於平均功耗為17.54太瓦(7013150400000000000♠ 1.504× 1013 W ,或0.724上的卡爾達肖夫指数)。从1973年到2012年该指数每年平均增长0.0008左右。[ 4]
地球的總光合生產力 是大約1500至2250TW之間,或每年47,300-71,000艾焦(EJ),相當於0.9卡尔达肖夫指数。
對分類的批評
不相關的假設
威廉·I·纽曼和卡尔·萨根 认为,单靠能源消耗的增长无法描述文明的演变;还需要考虑人口增长 ,特别是人口增长会受到星际旅行方式的运输能力的限制。他们得出结论,银河系维度上不可能存在古代文明,也不可能存在银河帝国,尽管存在殖民世界网络(约 5 至 10 个行星)的可能性很大[ 5] 。
卡尔达肖夫提出的规模理论诞生于冷战 的地缘政治背景,在这种背景下,能源具有至高无上的价值[ 6] 。布宜诺斯艾利斯大学物理学家 Guillermo A. Lemarchand 认为,有四个论点反对卡尔达肖夫分类[ 7] :
长距离全向发射器的能源消耗非常大。使用定向或间歇性设备,每个设备指向不同的方向,所需的能量就会少得多。因此,II 或 III 文明可能不是通过指数能源消耗来定义的。
能源消耗呈指数增长的假设肯定是错误的,因为如果我们分析人类历史上的人均能源消耗,它会形成一系列的逻辑曲线 ,每一次技术创新都会有一个饱和点。因此,更有可能出现稳定状态或有限的增长。
1966 年,萨根和什克洛夫斯基在约翰·理查德·戈特 的计算基础上,将平庸原理应用于寻找地外文明,根据这一原理 ,比我们更重要的文明一定非常稀有,以至于它们没有可能占据主导地位并被人们看到[ 8] 。
最后,哈佛大学和布宜诺斯艾利斯(Horowitz 和 Sagan 在 1993 年或 Lemarchand 等人在 1997 年)的研究和监听计划都没有提供任何人造源存在的科学证据,无论是在银河系,还是在附近的星系( M33 、 M81 、涡状星系 或半人马座 A ),甚至在室女座星系团 中。
对于英国气象学家刘易斯·弗莱·理查森 ——一项关于死亡率的统计研究的作者(发表于1960年的《致命争吵的统计 》)来说,人类的攻击性不允许我们预测人类能够达到更进化阶段的寿命 。他估计,人类的暴力冲动 将在1000年的时间里破坏社会秩序。而且,最多几百年,人类就可能被大规模杀伤性武器 毁灭[ 9] 。
超人类主义者 保罗·休斯和约翰·斯马特解释了类型信号的缺失 III 型文明有两种假设:要么它已经自我毁灭,要么它没有遵循卡尔达肖夫所描述的轨迹[ 10] 。能源消耗的增长将导致气候危机, Yvan Dutil 和Stéphane Dumas 将这一设定为地球 每平方米 1瓦 或整个地球 127 TW 。如果以每年 2% 的增长率来计算,工业文明应该在其历史上很早就停止增长(几个世纪之后)[ 11] 。总之,无法可持续地保障能源资源,可能解释了类型 II 和 III 型文明[ 11] 。
对于佐尔坦·加兰泰来说,不可能想象一个跨越几个世纪(如戴森球 )甚至数百万年的文明项目,除非有人想象一种不同于我们的、在祖先文明范围内的思想和伦理 。因此,他建议根据文明长期开展大规模文明项目的能力对文明进行分类[ 12] 。
最后,对于弗里曼·戴森 来说,在一个拥有有限能量的开放宇宙 中,通信和生命可以永远持续下去;因此,智力是一个文明长期生存的唯一基本参数,而能量不再是决定文明的因素,这是他在文章《无尽的时间:开放宇宙中的物理学和生物学》中阐述的论点[ 13] 。
註釋
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參考文献
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延伸閱讀
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Shkadov Thruster (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 )
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Griffin, John. Operation TOGA: Type One Go Ahead. ISBN 1-4502-0702-2 .
参见
外部链接