Що таке шкала Кардашева
Шкала була придумана Миколою Кардашевим, космологом радянської епохи. Незважаючи на вік (вченому 85 років), Кардашев продовжує працювати заступником директора Російського інституту космічних досліджень РАН. У 1950-х роках, коли його батьки перебували в сталінських трудових таборах, він став аспірантом факультету механіки і математики Московського державного університету. Його цікавила астрофізика і теоретичний потенціал чорних дір, а також пошук позаземного розуму.
Приблизно в той же час Френк Дрейк запустив проект Ozma, який став піонерською спробою виявити прибульців, просканувавши небо на предмет радіовипромінювання. Кардашев почав задаватися питанням, чи можуть інопланетні цивілізації випереджати нас у розвитку, і якщо так, то наскільки «голосно» можуть звучати їх повідомлення в космосі.
Це спонукало Кардашева написати статтю «Передача інформації позаземними цивілізаціями», в 1964 році опубліковану в «Астрономічному журналі». У ній він запропонував просту систему нумерації від одного до трьох, яку можна було б використовувати для класифікації гіпотетичних позаземних цивілізацій у відповідності з кількістю енергії, що знаходиться в їх розпорядженні. Він хотів кількісно оцінити доступну їм потужність, яку вони могли використовувати для передачі інформації.
Сьогодні шкала Кардашева розширена і переглянута: вона може охопити не тільки можливості комунікаційних технологій. Астробиологи і космологи тепер використовують її, щоб описати кількість енергії, доступної інопланетних розуму для будь-яких цілей. Шкала часто використовується для здогадів про види технологій, які характеризують передові цивілізації.
Тип I
У своїй статті Кардашев писав, що цивілізація першого типу буде перебувати на «технологічному рівні, близькому до рівня, досягнутого в даний час на Землі, з споживанням енергії приблизно 4*1019 ерг/сек». Це близько 4х1012 Вт.
Тип I, як правило, описує гіпотетичну цивілізацію, яка приборкала всю енергію, доступну їй на своїй рідній планеті. Як сказав фізик Мічіо Каку, це цивілізація планетарного масштабу, яка може контролювати землетрусу, погоду і навіть вулкани». Вона використовує кожен дюйм простору і будує «міста на океанах».
Для того щоб цивілізація досягла статусу Типу I, вона повинна захопити всю сонячну енергію, яка досягає планети, і всі інші форми енергії, які планета виробляє.
Статус Типу I може бути по-справжньому досягнутий тільки після того, як вся планета буде фізично модифікована, щоб максимізувати потенціал її виробництва енергії. Наприклад, вся планета могла б бути перебудована так, щоб прийняти форму масивної сонячної батареї.
Абсолютно очевидно, що ми не є цивілізацією Типу I (принаймні, не цим переосмисленням початкового опису Кардашева). Але Каку передбачає, що Земля стане нею через сто чи двісті років. Эьо може статися і раніше, якщо зростання технологій буде продовжуватися в нинішньому запаморочливому темпі.
Тип II
Кожен новий рівень шкали Кардашева на порядок вище попереднього. Кардашев зауважив, що темпи споживання енергії людством неухильно зростають. Він писав: «На основі статистичних даних, щорічне зростання цих витрат буде становити 3-4% протягом наступних 60 років». Отже, він передбачив, що приблизно через 3200 років «споживання енергії буде дорівнювати енергії Сонця в секунду, тобто 4х1033 ерг/сек».
Це наштовхнуло його на думку про цивілізації Типу II. Для того, щоб отримати таку велику кількість енергії, планета повинна використовувати всю енергію своєї батьківської зірки. Для цього потрібно побудувати сферу Дайсона.
Ця гіпотетична мегаструктура, оболонка, придумана Фріменом Дайсоном в 1959 році, огинає зірку і покриває неймовірно велику площу, – приблизно в 600 мільйонів разів більше площі поверхні Землі. Більшість вихідний енергії Сонця буде доступно для використання на планеті.
Важко передбачити, коли ми можемо стати цивілізацією Типу II, але фізик Стюарт Армстронг говорить, що ми могли б почати працювати над проектом сфери Дайсона вже через кілька десятиліть, і швидкості будівництва будуть поступово рости.
Всю цю енергію розвинена цивілізація – можливо, постбиологическая за своєю природою – використовує для живлення своїх суперкомп’ютерів і міжзоряного колонізації.
Тип III
Кардашев описав Тип III наступним чином: «Цивілізація, що володіє енергією в масштабі власної галактики, з споживанням енергії приблизно 4*1044 ерг/сек». Зайве говорити, що це величезна кількість енергії – десь між 1036 Вт до 1037 Вт.
Кожен дюйм галактики, в якій мешкає така цивілізація, буде колонізований, кожен клаптик матерії буде експлуатуватися для отримання енергії. Для зовнішнього спостерігача галактика виявиться повністю невидимою.
Для переходу від Типу II Типу III цивілізації буде потрібно від 100 000 до мільйона років. З нашої точки зору ця цивілізація буде виглядати, як діра в галактиці або нез’ясовно велике порожнє відкритий простір. Умовно кажучи, Boötes Void – величезний шматок Всесвіту, який майже повністю позбавлений зірок і галактик – може бути цивілізацією, досягла третього типу.
Дослідник лабораторії Fermilab Річард Карриган вважає, що ми повинні шукати ознаки позаземних цивілізацій не у нашій власній галактиці, а в сусідніх. Ми маємо шанс виявити цивілізації, які переходять від Типу II Типу III: вони будуть виглядати як масивний міхур, що поширюється назовні від зірки-джерела. Його колега Рей Віллард пояснює: «Можливо, суперцивилизация почне хвилю колонізації, яка пошириться на сусідні зірки. Кожне відгалуження буде створювати сферу Дайсона навколо головної зірки. Логіка полягає в тому, що після того, як ви побудували паркан на задньому дворі, ви можете почати думати про будівництво Великої Китайської стіни.
Такі цивілізації будуть виявлені як аномальні темні порожнечі. Якщо спостерігати ці порожнечі при інфрачервоному світлі, вони мають яскраво світитися тепловим випромінюванням, і це доведе, що це не просто порожній простір, де відсутні зірки».
Хороший кандидат на таку цивілізацію – Галактика Андромеди, яка знаходиться всього в 2,5 мільйони світлових років від нас.
Типи IV, V
Кардашев зупинився на Типі III, але його послідовники вивели ідею на новий рівень. Тип IV, на їх думку, це позаземний розум, який використовує всю потужність галактичного надскупчення, а тип V, як ви здогадалися, має владу над Всесвітом.
Необгрунтовані припущення
Шкала Кардашева надає велику поживу для роздумів, але щодо неї виникають і питання. Перш за все, ніяких емпіричних доказів, що свідчать про наявність цивілізацій другого або третього типу в нашій або сусідніх галактиках, не існує. Парадокс Фермі, який ще називають «парадоксом великої космічної тиші», припускає, що цивілізації можуть ніколи і не стати мігруючими, що робить існування Типу III малоймовірним. Якщо існують цивілізації Кардашева, ми повинні очікувати, що значні області сусідніх галактик «зникнуть» з візуального спектру, але так не відбувається. Ми також досі не виявили нічого схожого на сфери Дайсона.
Інша проблема шкали Кардашева – це припущення, що у передових цивілізацій буде ненаситний апетит до енергії. Це стосується навіть першого типу. У кінцевому рахунку все зводиться до потреб цивілізації фінальної, вищої стадії, яка успішно перетвориться в постбиологическую. Але, можливо, перетворення галактики в масивний суперкомп’ютер може бути останнім, чого хоче сучасна цивілізація. Позаземний розум може мати інші бажання і цілі, які різняться за цілями цивілізацій згідно шкалою Кардашева. Але точно цього сказати не можна. Тому давайте продовжувати дивитися і слухати.
Оригінал статті