宇宙中是否还存在其他的文明?
按照德雷克公式,浩瀚的宇宙中应该存在大量的文明,但到目前为止,人类尚未发现宇宙中任何其他文明的蛛丝马迹,这是著名的费米悖论。
所以,到底有没有外星文明?
哎呦,差点掉坑里了,这么大的问题,哪是一篇小小的科普文能回答的!
好了,本文不争论这个问题了,咱就来讲点简单的——主流的科学界对宇宙文明的等级是如何划分的?
在1964年,前苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫(Nikolai Kardashev,1932-2019)首次提出以文明所掌握的能量级别作为划分文明等级的依据。据此,银河系中的文明由低到高有三种类型:
Ⅰ型文明,能利用其所在星球上全部可用能源,功率为1016W。
Ⅱ型文明,能利用恒星的全部能量,功率为1026W。
Ⅲ型文明,能利用所在星系中所有恒星和黑洞的能量,功率为1037W。
下面以地球文明为例,简单说说这3个文明类型意味着什么。
Ⅰ型文明,人类可以利用地球上的全部能源。人类可开采地球上的所有矿物,利用核能、水力和风力,甚至利用地球内部各处的能量。
人类能控制天气、地震和火山。有能力大规模改造地球内外,例如让河流改道,让山峰移动等。地球从内到外,人类已经无处不在,整个地球成为一个巨大的楼宇。
Ⅱ型文明,人类可按照需要调用太阳的能量,调整太阳的辐射活动。例如,人类可在太阳周围架起一个巨大的笼子——即所谓的戴森球,来收集和使用太阳的能量以供人类使用。
在戴森球内外,直接使用太阳核能的飞船在太空穿梭,人类可以轻松的在整个太阳系游走,巨大的能量使得人类可随意操纵各类行星的运行,改造各个行星为人类的宜居之地。
Ⅲ型文明,人类可以利用整个银河系的能量,包括恒星、黑洞和白洞的巨大能量,给恒星变轨,按需要毁灭某些恒星,甚至改造星系的布局。更有趣的是,人类能自主触发和关停超新星爆发,黑洞合并,拿捏中子星。人类在整个银河系中像过家家一样轻松,通信和旅行都非常方便。
1973 年,美国天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan,1934-1996)发展了卡尔达舍夫的研究,他提出了一种更为精细的分类方法。使用一个对数插值公式更加量化和准确地定义文明的等级。
按照此公式,可继续定义第4类文明,即IV型文明——人类能使用的能量相当于整个宇宙的能量,其值约为1049–1050W。人类能在约140亿秒差距的距离上轻松操控任何对象。人类能力达到神圣级别,能够创造并穿越由自己设计的平行宇宙,人类可以主宰整个宇宙,上帝开始颤抖。
所以,改进版的卡尔达舍夫文明分级有4个类型,分别如下所示。
显然,该公式等于0时,刚好对应约1兆瓦的电力(相当于任何时候都有大约100个篝火在燃烧),因此这个可以理解为0级文明,是所有宇宙文明的起点。
按照这个公式,20世纪70年代的人类处于0.7类型(约10TW,1TW=1012W)。2021年,世界能源总消耗量为165,319TWh ,相当于平均功耗为18.87TW ,代入上式得当前人类文明等级约为 0.73。
基于每年人类使用能源按1%的增长率的假设,卡尔达舍夫认为,人类目前处于Ⅰ型文明的早期,需要在2100年左右达到Ⅰ型文明,需要再等3200 年达到Ⅱ型文明,并在经历5800年后达到Ⅲ型文明。
然而,美国物理学家弗里曼·戴森 (Freeman Dyson,1923-2020)经过计算后认为,人类还需要200年达到Ⅰ型文明。
美籍日裔物理学家加来道雄( Michio Kaku,1947-)认为,人类离Ⅰ型文明还很远,必须每年增加3%的能量消耗,才能在100-200 年内达到Ⅰ型文明,在数几千年内达到Ⅱ型文明,继续经历10 万到100万年内才达到Ⅲ型文明。
参考文献
https://www.nature.com/articles/s41598-023-38351-y
https://en.wikipedia.org/wiki/Kardashev_scale
https://medium.com/predict/kardashev-scale-our-guide-for-the-future-and-how-close-are-we-to-type-1-civilization-9c9620a317a
https://kardashev.fandom.com/wiki/Kardashev_scale
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