卡爾達肖夫指數(,,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在0.73型左右。
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。
- 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。
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 = \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)。
2012年,總世界能源消耗量為553艾焦(=153,661 TWh),相當於平均功耗為17.54太瓦( ,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。
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。
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。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:
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。
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·弗赖伊·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。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)。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。
註釋
參考文献
- Кардашёв Н. С. Космология и цивилизации // Древняя астрономия, небо и человек: тезисы докладов международной научно-методической конференции. — М., 1997.
*Holdren J. P. Environmental Change and the Human Condition // Bulletin of the American Academy of Arts and Sciences. — 2003. — Iss. Fall 2003. — P. 24—31.
延伸閱讀
- Dyson, Freeman J. Energy in the Universe Article in September 1971 Scientific American magazine (Special September Issue on Energy)
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- [http://www.hawaii.gov/dbedt/ert/femp/cannonfiles/sld006.htm Wind Powering America]
- [https://archive.today/20121206012725/http://web.idrc.ca/en/ev-64514-201-1-DO_TOPIC.html Clean Energy for Planetary Survival: International Development Research Centre]
- [http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/global-warming.html LBL Scientists Research Global Warming]
- [https://web.archive.org/web/20060427053958/http://www.oit.doe.gov/e3handbook/appenf.shtml E³ Handbook]
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- [http://www.daviddarling.info/encyclopedia/S/Shkadov.html Shkadov Thruster]
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- Supercivilizations as Possible Products of the Progressive Evolution of Matter: also by Kardashev
- Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation, by Freeman J. Dyson
- The Radio Search For Intelligent Extraterrestral Life, by Frank Drake
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*
参见
- 克拉克基本定律
- 德雷克公式
- 戴森球
- 卡爾·薩根
- 加來道雄
- 数量级 (能量)
- 可持續性
- 技術奇異點
*
- KIC 8462852
外部链接
- [http://www.daviddarling.info/encyclopedia/K/Kardashevciv.html Kardashev civilizations]
- [https://web.archive.org/web/20130514085824/http://library.thinkquest.org/C003763/index.php?page=concepts04 Astrobiology: The Living Universe]
- [http://www.coseti.org/lemarch1.htm Detectability of Extraterrestrial Technological Activities]
- [http://www.ibiblio.org/astrobiology/index.php?page=concepts04#1 Flash Animation on Civilizations]
- [https://web.archive.org/web/20070108010029/http://contactincontext.org/cic/v2i2/farewell.htm After Kardashev: Farewell to Super Civilizations]
- [https://web.archive.org/web/20090220193345/http://astranaut.org/library/exotic-civilizations-beyond-ka.php Exotic Civilizations: Beyond Kardashev]
- [http://bigthink.com/videos/the-birth-pangs-of-a-planetary-civilization Description of civilization types from Dr. Michio Kaku]
- [https://web.archive.org/web/20150525204234/http://www.theskepticsguide.org/alien-super-civilizations-playing-great-game-of-hide-seek Search for Type III civilizations]
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