宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(1)

如果把宇宙中所有的星球都比喻成沙子,那么地球可能连一粒小小的沙子都算不上,但是正是在这颗蓝色的小点上,奇迹般的诞生了生命,并且顽强的一直持续了40亿年。

更可贵的是还诞生了人类这样的智能物种,就是人类这样毫不起眼的文明,却通过研究宇宙宇宙微波背景辐射,算出了宇宙的年龄是138亿年,并且误差不超过2000万年,从这点来说,人类即使渺小的,也是伟大的,我们很难相信人类是宇宙中的唯一文明,你不能自大的认为我们是宇宙中的第一批文明。

宇宙在138亿年的时间里,有极大的可能,诞生又毁灭了无数个文明,人类存在的时间只相当于整个宇宙的百分之0.000015。

如果存在其他的外星文明,那么在99.99985%的时间里又会诞生多少的文明,某些文明如果经过的1亿,甚至是十亿年的发展,它们会是什么样子?他们是否已经发展到了我们完全无法想象的状态?

卡尔达肖夫指数


宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(2)

卡尔达肖夫

1964年,一名叫做尼古拉.卡尔达肖夫的前苏联天体物理学家,在观测的内心体CTA- 102后提出了一个假想,他认为,宇宙中的一些文明,可能比我们要领先数百万年或者是数十亿年,他创建了一个分类体系,认为一个文明作为一个整体,主要取决于两样东西,能源和科技,而能源是科技获得发展的前提,一个文明产生的能源越多,他们的科技就越发达,所有的文明发展都需要利用能源,那么根据能源消耗,可以用来假设和衡量潜在的文明水平,这个就叫做卡尔达肖夫指数。

卡尔达肖夫最初只定义了三级文明,但是后续的研究人员根据这个模型,把这个等级扩充到了七级。

0级文明


宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(3)

0级文明就是使用使用所在行星的天然资源。像是树木,煤,石油和天然气来获得能源,这种文明的标志性特征就是任何火箭都依赖于化学燃料推进,在文明等级中,这类文明相当于婴幼儿阶段,只能爬行还不能站立行走。

就像是被禁锢在母行星上的文明,不幸的是,人类目前就处于0级文明,因为卡尔达肖夫提出了“文明每秒产生多少能量”的标准,根据他的说法,第一级文明大概每秒需要产生10的16次方瓦特的能量,而著名的天体物理学家卡尔萨根建议使用中间值建立一个公式来计算文明的等级。


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卡尔萨根

他计算出人类文明指数在1973年的时候是0.7左右,因为1973年整个人类使用了十太瓦的电力,而到了2015年,全世界总能源的消耗为550艾焦,人类到达了0.72级文明,每升0.1级所利用的能量的总和之前的10倍。所以,从0.72到1还是相当困难。

著名的理论物理学家加来道雄认为,人类要达到一级稳定,还需要一百到二两百年的时间,而达到一级文明。如果要完全依靠地球的自然资源,也许等到等到资源耗尽也达不到。而这其中的关键不是如何开采更多的石化资源,因为这些总有耗尽的一天,而是两个方向。


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第一就是如何更好的利用核能,比如说前段时间很火的可控核聚变技术。因为,人类可以制造核武器,不代表人类可以将其转化为能源。人类目前的核电厂只是非常初级的核裂变技术,而要核聚变产生能源,则要往前跨一大步,只有人类真正掌握了核聚变技术。并将其转化为清洁的能源,人类才能快速跨越到一级文明。

第二是如何更好的利用太阳能,是太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断核聚变反应产生的能量,尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,但是太阳每秒钟释放到地球上的能量总和,相当于目前全世界一年能一年能消耗的3.5万倍,但是太阳能光热,光电和光化学的直接转换是个问题。而且太阳能的能量密度低,如何收集和存储也是一个问题,所以大幅度提高太阳能的使用率,也是跨越到一级稳定的关键。

1级文明

宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(6)

一级文明就是行星文明,就是可以使用和存储所在星行上的所有可用能源。包括风能,水能,太阳能以及一切在行星上可以获取能量,当然,这种并不是把行星的所有资源都耗尽,而是使用行星上一切资源的能够达到的能量值一直,就是能否达到每秒产生10的16次方瓦特的能量,这一季文明能够利用他们母行星上的所有可用资源,巧妙的驾驭整个世界能量输出。

要达到一级文明至少要掌握可控核聚变技术。能够高效的利用太阳能,风能,地热能,潮汐能等清洁能源,并且普及这些能源技术,可以在深海地球内部和近地轨道自由活动,可以人为控制地质活动、大气活动、海洋活动、生物圈等自然存在对微观领域的认识也必须更进一步。


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一级文明已经不再需要化石燃料,因为它们是有限和不可持续的,取而代之的是行星上正在进行的自然过程,如阳光,风和潮汐。特别是对太阳能的获取,比如NASA提出的天基太阳(SBSP) 的想法,就是将巨大的太阳能收集器放置到地球轨道,这里没有地球大气的扩散利用效率成倍增加,也不是要夜晚的影响,只要获得高效转化太阳能为电能的方法,这个时候或许能量就像或许氧气一样简单。

一级文明的火箭不再使用化学燃料,因为化学燃料火箭存在极限速度,如果不借助引力弹弓,甚至连第三宇宙速度都无法突破,冲出太阳系更不可能,所以一级文明不再可能使用这种效率低下的推进器,取而代之的是锂离子推进器,正电子催化核聚变推进器,光子火箭发动机,这样就可以轻松超越第三宇宙速度。

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但是能量的获取只是达到一级文明的一种表现,这个时候,文明从零级文明的亚全球化进化到了真正的全球化,全世界将拥有一种通用语言,这种语言将被当做官方语言在全世界推广,而本国语言则变成了一种方言,目前看来,英语和中文都有这一种可能,就要看未来世界格局的发展和变化。会出现一种通用货币,而目前的加密货币则是这个领域的一种尝试。更令人印象深刻的是一级文明还能控制全球的天气,全球变暖和海平面上升这个话题将会被终结。甚至还能避免进入到下一次的冰河期,而且还极为精准的设定天气。

天气预报将变得如节目预告一样精准而全球会更好地协调雨水,包括在干旱地区多下雨和潮湿地区少下雨,未来可能会制定一整年的天气,你可以未来一年,做好各种规划,包括购买衣物。这也许会成为一种常态,人类要达到一级文明就能控制整个地球的能量输出,可以随心所欲的控制天气,河流,土地,生物和海洋,甚至地壳内物质的变化兴衰,人类治愈了大部分疾病,寿命将会进一步提升,达到自然寿命的极限,也就是150岁左右。


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人类还将在天空海洋地下建造各种居住设施,人类的足迹也将踏遍太阳系的各大行星及卫星。以及对火星及金星进行改造,使之成为地球之外适合人类居住的行星,人类在这个阶段开始正式接触外星文明,公开来到地球的所有外星文明,并和他们建立初步的外交关系,并且开始了解到宇宙中存在着邪恶的外星文明,基于对这些邪恶文明的恐 惧,这个时候的旅行者号还会冲出太阳引力范围,人类将会使用更为先进的探测器,追上旅行者号,并将其摧毁,同时也不再主动向深空发射无限电信号。

加来道雄认为,人类要达到一级文明的全部科技水平,预计还需要3000年的时间。

二级文明


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二级文明就是恒星文明,它可以控制所在恒星的总能量。我们知道,核心就是所在星系的最大能量来源,而当一级文明所在的星球,甚至是所有的行星卫星都不能满足其文明进展所需的能源时,恒星就成了他们下一步的能量来源。

1959年,美国著名的理论物理学家曾是爱因斯坦的副手的弗里曼 . 戴森认为,任何技术文明对于能量的需求都是稳步增长的,如果人类文明能够延续足够长的时间,就必然有一天对能量的需求会膨胀到利用其母“恒星”全部的能量输出,他认为就有必要建立能够拦截和收集母恒星发出的所有能量的轨道结构,这个就叫戴森球。


宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(11)


戴森球就是利用人造巨型结构完全包裹住恒星并获取其大部分或者是全部的能量输出,球体直径将超过2亿公里,戴森认为,这样的结构是在宇宙中长期存在,并且能源需求不断上升的文明的逻辑必然,但这样做显然是不合逻辑的。

首先,就算耗费掉整个太阳系的物质,也建造不出这样一个这样的戴森球,因为这个戴森球首先会比太阳还大,而太阳系占整个太阳系质量的99.86%,另一方面,太阳面巨大的引力并不允许这种结构的球体存在。

宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(12)

所以实际的戴森球有三种方案,一种叫做戴森环,是使用一系列恒星收集器排成一个圆环,轨道半径为一个天文单位,收集器中心围绕圆形轨道分隔3度均匀分布,这样的结构可以利用恒星能量的1%,要知道这个能量数值也是非常惊人的。

第二种方案叫戴森云,由数目巨大的密集环绕恒星运行的独立结构组成,独立结构全部由人工智能机器人生产,这些结构即使一个恒星能量收集器,又是一个小型城市直接提供完美的居住环境,同时还有取之不尽的能源。

第三种方案叫戴森泡,就像是一个虚拟网络。此方案,此方案不是用环绕轨道的方法,而是通过巨大的承受光压的太阳帆来抵消太阳的引力,这种方法实践起来仍存在问题,但是对于二级文明来说有潜力达到。环绕母恒星的太阳帆卫星。需要一个总密度为0.78克每平方米的帆,这相当于小行星智神星的质量。


宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(13)


理论上,如果造出并围绕恒星部署了足够数量的太阳帆卫星,那么就能组成一个非固定的戴森球,这种结构既没有受到巨大压力影响的缺点,也不必达到固定结构的戴森球所需要的超大质量,同时可以吸收到恒星的大部分能量。但缺点是,这种壳体有着跟固定结构的戴森球一样的光学和热力学特性,可以被其他宇宙文明通过类似方法侦测到,因为太阳能收集器会吸收和再辐射恒星的能量,收集器辐射出的波长取决于他们的温度以及材料的发射光谱,由于收集器最有可能由重元素制造而成,而这在恒星的光谱中并不常见,因此该恒星系统可能辐射出不和常规的光谱类型,就会被其他文明观测到。


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2009年,只在搜寻地外行星的开普勒太空望远镜升空,使用凌日法对覆盖天鹅座和天琴座。超过15万颗恒星亮度进行精确监测,在2015年九月,一颗编号为k IC 8462852,距离地球1400光年,位于天鹅座的恒星出现了一些难以解释的行为,一名美国女天文学家卡萨比 . 博雅金对此问题进行了分析,并发表了详细的研究论文,因此这颗不同寻常的恒星也被称为塔比星。

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如图所示,当正常的行星从恒星表面经过时,恒星亮度出现下降,光度曲线上出现一个对称而光滑的下降曲线,一般行星星星时恒星时,恒星的亮度下降会在1%以内,比如木星这种最大的行星,经过太阳时,也只会造成太阳亮度下下降1%。

而这个塔比星第一次被观察就下降了15%的亮度,而第二次被观察则下降了22%的亮度,这表示这并不是一颗行星在遮挡恒星的光,而是某一宽度相当于塔比星一半的物体,而科学家想第三次观察这个塔比星的亮度变化时,开普特望远镜突然出现了转向故障。之后一直修不好,就只好退役了。


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科学家给出的解释有尘埃说,宇宙彗星群说和巨大小行星撞击说。最新的解释是,通过反推法,如果要造成这种亮度变化,就说明这个塔比星周围有一个半径是木星五倍的行星,但有一个小行星群组成的光环,这样在通过恒星的时候会造成亮度下降22%之多,但是这样还是不能解释恒星的亮度一直变化,而且目前并没有在宇宙中观察到此类状态的行星,所以这就不得不让人联想到了戴森球的存在,有人在宇宙沙盒软件中模拟了这一景象,如果塔比星亮度被遮挡住22%,那么将会是一个什么样的物体,这个东西特别像科幻电影降临中的那个巨大的行星,而塔比星的亮度变化不一致说明。这个巨大的物体有可能可以随意改变位置进行不同能量等级的回收,如果这真的是戴森球,那么这个距离地球1400光年以外的天鹅座塔比星系,应该出现了一个二级文明,领先人类至少十万年以上。

而人类达到二级文明以后,整个地球会逐渐统一为一个整体,不再有国家和地域的限制,种族概念也逐渐消失,这个时候只有一种人,那就是地球人。

加来道雄认为,人类将在10万到100万年内达到二级文明,三级文明就是星系文明,可以控制和开发整个所在星系的能源,三级文明可能会使用二级文明所使用的相同技术。但已经有能力把这种技术复制到整个星系的恒星。同时,在每个星系的中心都存在一个巨大的黑洞,而星系有可能就是围绕着这个黑洞旋转。


宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(17)


因此,这个超大质量黑洞也会成为三级文明的能源来源。那么如果黑洞的另一头是白洞,那么理论上,三级文明还可以通过收集向外推进的物质来提供大量能量。而三级文明可能早已掌握了反重力推进器,量子推进器,星际冲压发动机。和超空间发动机这些我们目前还处于想象阶段的技术,空间跳跃已经实现,本星系的旅行已经变成了可能,由于这个阶段的文明飞行器仍未超过光速,因此星际旅行仍然要耗费的大量的时间。


宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(18)


这个文明已经完全治愈了所有的疾病,并且通过各种方式寻求永生的可能,意识转移,生化躯体,记忆储存,可以说能获得到无限的生命,但是死亡在这一文明阶段依然无法完全避免。

比如记忆备份被摧毁,三级文明已经有能力建立某种星际连接的网络,在星系中作为空间跳跃的支点,也获知了本星系中所有文明的存在,但由于星系扩张,难免和其他文明产生冲突,所以星际战争在这一级文明中极有可能上演,这一级文明会加入星系联盟的一份子,遵循相关的规定。


宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(19)


比如不主动接触某个仍处于0级文明的星球,或者在一定条件的限制下,对其进行观察,届时,星际中的每个0级文明都将设立一个保护区,三级文明也有责任去保护这些区域的文明,三级文明也达到了卡尔达肖夫所认为的极限。他认为,文明达到三级以后就不可能再继续了,没有任何文明将超越三级文明,那问题是,如果三级文明就是最终的文明,我们这个宇宙又是从何而来的?


宇宙几级文明最难(人类文明发展至今)(20)

所以,下次我们接着聊4到7级文明。

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