卡爾達(dá)舍夫等級(jí)1964年,蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉.卡爾達(dá)舍夫(Nicholas Kardashev)首次提出了卡爾達(dá)舍夫等級(jí),又叫卡爾達(dá)舍夫指數(shù)。他指出,未來(lái)的人類(lèi)或者可能存在的地外生物,可以根據(jù)發(fā)展水平分為三個(gè)等級(jí)。
也叫行星文明,民間稱(chēng)之為一級(jí)文明,指的是生物可以完全使用或者儲(chǔ)備所有屬于他們星球的能量?;蛘邠Q一種粗略的說(shuō)法,就是能夠完全利用母星所接收到的宿主恒星提供的能量。 以地球?yàn)槔?,每秒鐘可以從太?yáng)那里接收到1.74×10^17瓦特的能量。但是對(duì)目前的人類(lèi)來(lái)說(shuō),我們每秒鐘消耗的能量只有這個(gè)數(shù)字的1/10000左右,也就是差了4個(gè)數(shù)量級(jí)。
也叫恒星文明或者行星系文明,民間稱(chēng)之為二級(jí)文明。以人類(lèi)為例,需要能夠完全控制整個(gè)太陽(yáng)系所有天體的能量加以利用的程度才能夠算得上Ⅱ型文明。 當(dāng)一種生物進(jìn)化到二級(jí)文明,能耗將達(dá)到4×10^19爾格/秒(爾格:英文縮寫(xiě)erg,一種能量單位),相當(dāng)于4×10^26瓦特,這意味著其能耗達(dá)到了一級(jí)文明的10億倍以上。
也叫星系文明或者恒星系文明,民間稱(chēng)之為三級(jí)文明,需要一種生物能夠控制整個(gè)宿主星系(比如銀河系)所有天體和所有能量來(lái)進(jìn)行利用才可以達(dá)成。 一般來(lái)說(shuō),一個(gè)星系擁有上千億顆恒星。因此,三級(jí)文明的能耗也可以達(dá)到二級(jí)文明的1000億倍,也就是4×10^37瓦特. 雖然后來(lái)又有人在此基礎(chǔ)上把文明等級(jí)擴(kuò)展到7級(jí),但是那更多的是一個(gè)博人眼球的噱頭??栠_(dá)舍夫本人認(rèn)為4級(jí)文明都沒(méi)有存在的可能,更不用提所謂的7級(jí)文明了,所以他根本沒(méi)有提出超過(guò)三級(jí)的文明的概念。 我們離Ⅰ型文明有多遠(yuǎn)對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō),進(jìn)化到一級(jí)文明是不得不走的一步。我們的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了自己的科技水平,也超過(guò)了自然界所能承受的限度。人口的無(wú)限制增長(zhǎng)、日漸枯竭的能源、不斷惡化的氣候……都在鞭笞著我們:如果不能夠進(jìn)化,恐怕我們將會(huì)自食惡果。 地球,正在面臨著一個(gè)關(guān)鍵的時(shí)期。正如著名美籍日裔科普作家加來(lái)道雄博士指出的那樣:
遺憾的是,我們現(xiàn)在連最低的一級(jí)文明都沒(méi)達(dá)到。科學(xué)家告訴我們:人類(lèi)僅僅達(dá)到了可憐的0.7級(jí)文明。 奇怪了,怎么還搞出小數(shù)了? 這是著名天文學(xué)家卡爾·薩根在1973年利用自己提出的公式計(jì)算得出的結(jié)果,按照2018年人類(lèi)消耗能源的數(shù)據(jù),可以計(jì)算出人類(lèi)大概已經(jīng)達(dá)到了0.73級(jí)文明。 (圖片說(shuō)明:卡爾·薩根提出的文明等級(jí)計(jì)算公式,其中K是文明等級(jí),P是一種文明使用的功率) 人類(lèi)用了45年的時(shí)間,將自己的文明等級(jí)提升了0.03級(jí)——任重而道遠(yuǎn)! 人類(lèi)如何提升到一級(jí)文明為了能夠達(dá)到一級(jí)文明,人類(lèi)必須開(kāi)發(fā)高效的能源轉(zhuǎn)化技術(shù),也就是提高質(zhì)能轉(zhuǎn)換率。即使是我們現(xiàn)在依賴(lài)的核能,其質(zhì)能轉(zhuǎn)換率也僅僅有1%左右,更不用說(shuō)低效率的化石能源了。 目前我們能做的,就是改變核電站模式。實(shí)際上,現(xiàn)在世界上所有核電站利用的都是核裂變?cè)?,也就是原子彈的原理。但是核裂變?cè)诤四苤胁⒉皇亲顑?yōu)的,它有很多的缺點(diǎn),效率低下是其中一個(gè)。相比之下,核聚變擁有著更高的效率,它利用的正是氫彈的原理,也是太陽(yáng)的發(fā)光原理。 據(jù)計(jì)算,想要達(dá)到一級(jí)文明,核聚變的速度要達(dá)到8.9×10^9千克/年,換算下來(lái),平均每秒有大約280公斤的氫進(jìn)行聚變反應(yīng)。這個(gè)數(shù)字看起來(lái)似乎就不那么驚人了,但是對(duì)于現(xiàn)在的人類(lèi)來(lái)說(shuō)仍然是遙不可及的。 因此,世界各國(guó)才會(huì)研發(fā)人造太陽(yáng),希望能夠早日用上核聚變的發(fā)電站。 比人造太陽(yáng)更優(yōu)良的能源,那就是反物質(zhì)了,因?yàn)檎次镔|(zhì)的湮滅可以達(dá)到100%的質(zhì)能轉(zhuǎn)換率。問(wèn)題在于,我們每年只能造出極少量的反物質(zhì),利用反物質(zhì)提供能量更是天方夜譚。不過(guò),即使是依靠核聚變,人類(lèi)就已經(jīng)有機(jī)會(huì)達(dá)到一級(jí)文明了,讓未來(lái)準(zhǔn)備進(jìn)化到二級(jí)文明的子孫后代去發(fā)愁這件事吧。另外,由于能量守恒定律,人類(lèi)生產(chǎn)反物質(zhì)用掉的能量不可能比湮滅時(shí)獲得的能量更高,所以反物質(zhì)作為某種動(dòng)力還可以,但用來(lái)獲取能源是不可行的。 實(shí)際上,我們一直在討論能源消耗量,但它僅僅是其中的一個(gè)指標(biāo),它只是人類(lèi)科技文明進(jìn)步的一個(gè)表現(xiàn)而已。當(dāng)人類(lèi)有能力消耗那么多能源的時(shí)候,我們的科技也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在的級(jí)別。 就像剛才說(shuō)的,一級(jí)文明又叫行星文明,意味著我們可以完全掌控這顆星球。地球上的一切天氣變化,都將由人類(lèi)的意志來(lái)決定?;鹕?、地震、臺(tái)風(fēng)、海嘯……所有這些我們稱(chēng)之為“災(zāi)難”的自然現(xiàn)象將“洗心革面”,臣服在人類(lèi)的科技之下,由人類(lèi)來(lái)操控,并且為人類(lèi)服務(wù),提供額外的能源。而這些能源,同樣有很高的轉(zhuǎn)化率,是人類(lèi)理想的能源。 當(dāng)然,那個(gè)時(shí)候的人類(lèi),也可以將能源收集裝置送出地球,比如利用衛(wèi)星在太空收集沒(méi)有射到地表的太陽(yáng)光,然后傳回地球加以利用。同時(shí),我們也可以開(kāi)采月球的氦-3資源,為核聚變電廠提供原材料。 人類(lèi)“進(jìn)化”的前提人類(lèi)達(dá)到一級(jí)文明,根基在于世界各國(guó)的緊密合作。就像地球的承載力到達(dá)了瓶頸期一樣,人類(lèi)的科技發(fā)展也進(jìn)入了一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。個(gè)人英雄的時(shí)代正在悄悄過(guò)去,憑借一己之力就能完成科學(xué)突破的關(guān)口正在一點(diǎn)點(diǎn)收緊,人類(lèi)必須團(tuán)結(jié)合作在一起,才能夠完成科技的飛躍。 這就要求我們不能有過(guò)多的軍事沖突、不能有政治偏見(jiàn),如果可能的話(huà),最好還要有共同的語(yǔ)言。當(dāng)然了,語(yǔ)言的問(wèn)題,通過(guò)人工智能的翻譯設(shè)備,已經(jīng)被解決得很好了,隨著技術(shù)的不斷完善,一個(gè)人可以借助這些設(shè)備輕松地與全世界人交談。但是,說(shuō)到政治,將是一個(gè)極難解決的問(wèn)題。 不管怎么樣,政治格局有可能是一級(jí)文明的另一個(gè)成果。也就是說(shuō),當(dāng)一個(gè)文明達(dá)到一級(jí)文明的時(shí)候,很可能整個(gè)星球都成為一個(gè)緊密的整體,科技和知識(shí)可以共享,全球市場(chǎng)更加自由,國(guó)家對(duì)人民的約束也會(huì)遠(yuǎn)比現(xiàn)在要低。 更遙遠(yuǎn)的未來(lái)根據(jù)加來(lái)道雄按照人類(lèi)以每年增加3%能源消耗的數(shù)據(jù)推測(cè),人類(lèi)將在100-200年內(nèi)達(dá)到一級(jí)文明,成為地球真正的主宰。 再用上幾千年的時(shí)間,人類(lèi)將達(dá)到二級(jí)文明,實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)所釋放能量的完全利用,其中一種可能就是著名的戴森球。屆時(shí),人類(lèi)的能源使用將會(huì)比一級(jí)文明提升1000億倍。而且,人類(lèi)也將不再被“拘禁”在太陽(yáng)系,而是可以在附近的恒星附近殖民了。 在達(dá)到二級(jí)文明后的10-100萬(wàn)年時(shí)間里,人類(lèi)將再一次實(shí)現(xiàn)1000億倍能源使用量的突破,來(lái)到三級(jí)文明。到那個(gè)時(shí)候,穿越銀河系會(huì)像現(xiàn)在我們到處旅行一樣容易。也許在穿越銀河系的過(guò)程中,我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)大量新的地外生命。 這些推測(cè)聽(tīng)起來(lái)那么不可思議,即使是2100年達(dá)到一級(jí)文明就讓我們覺(jué)得遙不可及。但是,想一想1000年前的人類(lèi)在做什么、10000年前的人類(lèi)在吃什么,就可以發(fā)現(xiàn)我們的科技正在呈曲線(xiàn)上升的趨勢(shì)。說(shuō)得近一點(diǎn),僅僅20年前的時(shí)候,有幾個(gè)人能想到我們今天可以用手機(jī)控制家里的一切呢?科技的突破速度將會(huì)越來(lái)越快,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)代人的想象。 另一方面,我們?cè)诎l(fā)展科技的同時(shí),也別忘了自己給這個(gè)世界帶來(lái)的巨大破壞。一片片荒漠化的土地、一只只擱淺的鯨魚(yú)、一個(gè)個(gè)臭氧空洞??茖W(xué)家提醒我們:盡管我們目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn),但可以想象到在通往一級(jí)文明的路上,不知道有多少宇宙中的物種沒(méi)有和自己的行星達(dá)成“協(xié)議”,最終自食其果,在被自己毀滅的星球上走向滅亡。 科技是一把雙刃劍,也是一條三岔路,又是一枚硬幣。在發(fā)展科技的過(guò)程中,一不小心就會(huì)被科技反噬。人類(lèi)必須懂得未雨綢繆,才能在這條三岔路上,選擇正確的終點(diǎn)。 |
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