卡爾達肖夫指數:外星文明會如何演化?

2022年02月23日10:52

  新浪科技訊 北京時間2月23日消息,據國外媒體報導,在長達數萬年、乃至數百萬年的時間線上,擁有發達技術的外星文明究竟是如何進化的?這個問題一直困擾著致力於尋找外星文明“技術痕跡”的研究人員們。既然“長壽”的文明被我們探測到的概率最大,如果我們能對它們的進化軌跡有所瞭解,或許能找到更好的搜索策略。但除了弄清搜索哪些對象之外,研究人員還想知道,外星文明在進化了這麼長時間後會發生什麼?會擁有哪些能力?又會變成什麼模樣?

  早在1964年,俄羅斯的SETI(系外智慧文明搜索)先驅尼古拉·卡爾達肖夫就問過自己這些問題,而他的答案就是如今著名的“卡爾達肖夫指數”。他是第一位試圖定義文明不同進化階段的科學家,但並不是最後一位。研究這些不僅對外星文明技術痕跡的搜索至關重要,對預測人類突破瓶頸後的未來發展也有重大意義。

  卡爾達肖夫指數

  卡爾達肖夫的問題可以換一種方法來表述。在文明技術水平不斷進步的過程中,會遇到哪些普遍存在的障礙呢?這裏有一個基本假設:所有(或者至少大部分文明)在進化過程中都會經曆若干可以量化的階段。雖然卡爾達肖夫最感興趣的是發現來自系外文明的信號,但他發明的指數體係為我們提供了一條清晰的思路,有助於我們對外星文明的演化進行思考。

  卡爾達肖夫指數的分類方式並非以社會道德體係為基礎,因為我們完全無法預測外星文明的道德體系會是什麼模樣。相反,其基礎為能量,任何一個上過物理課的人想必都對這個詞耳熟能詳。能量使用或許就是所有文明演化的基礎,因為一個文明不可能在不使用能量的情況下建立起來。因此,卡爾達肖夫考察了處於不同階段的文明能夠利用的能量來源,並以此為基礎,建立了自己的指數體系。

  在卡爾達肖夫看來,一個文明在進步過程中,對能量的收集方式會經曆三個等級、或者說三種類型。

  1型:文明可利用所在行星上的所有能量來源,包括該行星接收到的來自宿主恒星的全部光能。這點很合理,因為在大多數可能孕育生命的行星上,恒星提供的能量都將是最主要的能量來源。地球每秒從太陽那裡獲得的能量相當於成百上千顆原子彈。這種能量相當可觀,而且屬於第1類的物種應當能將其完全用於文明建設。

  2型:這類文明可以利用宿主恒星的全部能量。諾貝爾物理學獎得主弗里曼·戴森就曾預測過,先進的外星文明也許會建造一個巨大的球體、將恒星整個包裹起來,這種結構名為“戴森球”,可能會有整個行星系那麼大,可以充分捕獲恒星發出的光子和能量。

  3型:這類超級文明可以利用其所在星系中所有恒星產生的全部能量。一個星系所包含的恒星一般可達幾千億之多,能量總和相當驚人。如果外星文明用戴森球將每顆恒星都包裹起來,或許可以做到這一點;但外星人也許還有比這更令人驚異的方法。

  卡爾達肖夫指數的意義

  從1型文明到3型文明,相當於從“可以想像”一步步變成“如有神力”。比如說,我們不難想像在太空中佈置大量巨型衛星、用來收集太陽能,再通過微波將這些能量傳送到地球上。能夠實現這一點,我們便成為了1型文明。但我們何時才能造出戴森球呢?為此我們需要做出哪些改變?而一旦我們達到了3型文明的水平,就彷彿真的擁有了上帝之力,能夠對整個星系進行改造。

  這在一定程度上正是卡爾達肖夫指數的意義所在。促使我們思考如何探測外星技術痕跡固然重要,但更可貴的是,這套指數還為我們的想像指明了方向。如果讓我們憑空想像出數十萬年、乃至數百萬年間發生了什麼,大腦可能會一片空白,所以我們需要這樣的“工具”、或者說“指南”,提供一個專注的焦點。這也許是我們瞭解生命變得足夠先進後、將變成什麼模樣的唯一機會。(葉子)

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