【人类距离I型文明并不遥远,可能只差300多年】

//新浪探索 2022-05-08 12:15
//以下文章来源于环球科学 ,作者环球科学

图片来源:pixabay

卡尔达舍夫等级将能利用整个行星、恒星和星系能量的文明分别分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型文明。目前人类是0.728级文明,按照以往的能量增长速率,我们大概能在2347年左右成为I型文明。但是,盲目地利用能源可能是个陷阱,野蛮发展带来的气候危机可能是宇宙所有文明的“大过滤器”,为了让人类文明长久发展,我们必须转换自己的能源结构。在这种情况下,我们又将在何时成为I型文明呢?

撰文 | 王昱
审校 | 二七

一个文明的发展是多方面的,人口、经济、军事、文化、科技等都可以作为衡量文明等级的准绳。但这些方面所代表的往往只是文明的冰山一角,并且难以量化对比。对物理学家这群不想关注细节的“懒人”而言,整个文明的能耗便成了最方便的参数。一方面,它反映了整个文明利用能源的能力,这与整个文明的人口、经济与技术实力息息相关;另一方面,它又是一个非常具体的数字,可以量化分析。

这就是卡尔达舍夫等级(Kardashev Scale)诞生的逻辑。苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫(Николай Кардашёв)在1964年提出了这个概念,他用能量级将文明分为3个等级:I型、Ⅱ型和Ⅲ型,这些文明分别可以利用一颗行星,一颗恒星和一个星系的能量。

图片来源:wikipedia

I型文明是行星级文明。这种文明可以充分利用宿主恒星(对人类而言,是太阳)传递到其母星(地球)上的能量,也能充分利用这颗行星自身包含的能量(化石能源、核能等),对应的能耗为10¹⁶W。

Ⅱ型文明是恒星级文明。恒星主要通过发光的方式向外传递能量,太阳向外辐射能量的总功率为4×10²⁶W,Ⅱ型文明对应的能耗指标就为10²⁶W。根据E=mc²计算,相当于每11秒,这个文明就能消耗掉西湖水总质量对应的能量。为了收集这么多能源,Ⅱ型文明可能会建造一些能源巨构,比如戴森球。戴森球上可能还有计算功能,为了充分利用能量,这样的结构甚至可能是多层的,一层戴森球的废热可以为下一层戴森球提供能量,形成俄罗斯套娃脑(matryoshka brain)。Ⅱ型文明应该已经掌握了一些非常遥远的科幻级技术,比如正反物质湮灭引擎、制造小型黑洞等。

Ⅲ型文明是星系级文明。银河系的总亮度为4×10³⁷W,考虑到整个星系实在太过庞大,只要整个文明的能耗达到银河系总亮度的2.5%,也就是10³⁶W,我们就能将它称为Ⅲ型文明。对于这种级别的文明,或许连时空本身都能随意操控,它们或许能制造虫洞或超大质量黑洞。这种文明的技术实力应该已经完全超出了我们的认知,我们应该无法想象他们拥有的技术。

卡尔达舍夫等级并不是离散、分立的,它其实可以通过一个对数公式表示。如果一个文明的全部能源消耗为P,那么这个文明对应的卡尔达舍夫等级K可以表示为:

根据国际能源署的数据,2018年全球能源消费为14 281 889千吨油当量(能量单位,kTOE,kilo ton oil equivalent),大约为1.90×10¹³W。再由上述公式计算可得,地球上的人类文明目前属于0.728级文明。

过去,人类能源消费大约是按照指数增长的——每年增长的能源消费制造了更多机器,能让我们在下一年消耗更多能源。如果仅仅按照以往的增长率简单粗暴地进行拟合,就能发现我们大约能在2347年左右成为I型文明,在几千年后成为Ⅱ型文明,在几十万年后成为Ⅲ型文明。

能源的陷阱

不过,这只是一个很粗略的估计。它只是根据过去人类能源增长率来估计未来,并没有考虑实际的限制,过于乐观。而且,国际能源署所使用的这个单位让我们不由得想起一些不妙的事情——化石能源的环境威胁。虽然只是用石油来等效,但是化石能源现在确确实实给整个地球的环境带来了很多危害。正如美国生物学家艾德华·威尔森(Edward Osborne Wilson)曾说的:“人类真正面对的问题是:我们拥有旧石器时代的情感,中世纪的制度和宛若神明的技术。”我们的文明也正在面临严峻的气候危机。甚至有人认为,文明在向I型文明发展的过程就是一个“大过滤器”(Great Filter),增长的能源消费会带来剧烈的气候变化,从而导致文明灭亡。因此,没有文明能达到更高的等级——这可能就是“费米悖论”的解释,也是还没有外星人和我们建立联系的原因。

现在,意识到气候危机的人类正在尝试限制自身的碳排放。比如,我国就提出,到2030年全国二氧化碳排放量达到峰值;到2060年非化石能源消费比重达到80%以上,全国实现碳中和。而欧盟诸国和美国等发达国家则计划到2050年实现碳中和目标。未来的几十年,人类整体的能源结构也许将面临巨大的转型。

在这种背景下,我们必须重新审视各种能源的变化,重新计算人类成为I型文明的时间。最近,一个国际研究团队在预印本网站上公布了他们的研究结果,他们根据《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)的政策和建议,以及国际能源署(IEA)对未来几十年能源消耗的预测,开发了一个更详细的影响模型,估计人类在此框架下成为I型文明的时间。他们的结论是,如果人类将主要能源转换为清洁能源,大概能在2371年左右成为I型文明。

转型的考验

模型显示,如果全球各国都履行自己的承诺,那么在2040年代,人类将会快速降低对化石能源的依赖。到2050年左右,化石能源的消耗会迅速降低到相对很低的水平。

(a)、(b)、(c)分别为人类对煤炭、天然气和原油的消费,黑色为指数模型,红色为影响模型,蓝色为国际能源署历史数据。
图片来源:原论文

在化石能源快速衰减的同时,太阳能、风能、水力、地热等可再生能源将会基本维持指数发展模式,甚至会加速发展弥补减少化石能源带来的漏洞。

而还有一种不容忽视却颇受争议的能源——核能。国际能源署表示:“从历史上看,核电一直是全球无碳电力的最大贡献者之一,并且具有帮助电力行业脱碳的巨大潜力。”过去50年中,核能减少了550亿吨二氧化碳排放,几乎相当于人类2年二氧化碳排放的总和。

从1971年到2018年全球核电供应量。
图片来源:原论文

但在多数人心中,核电始终是可怕的存在。1986年的切尔诺贝利核事故和2011年的福岛核事故让所有人都心有余悸,1986年后,全球核电增速减缓,2011年全球核电发电量甚至出现了明显的倒退。就算核电是非常安全的能源,发展速度也不得不受此影响而放缓。按照国际能源署安全数据表(Safety Data Sheet,SDS)的最理想估计,未来核电的年平均增长率大约为2.47%。

不同条件下的核能发展情况。黑线为已有数据、红色虚线为不再建设新的核电站、蓝色虚线为只建设规划中的核电站、绿色虚线为按照国际能源署安全数据表规划、建设核电站。
图片来源:原论文

在这种限制下,可再生能源总量将达到核电的两倍左右。

红色为可再生能源、黑色为核能。图片来源:原论文

在这样的估计下,全人类的能源消耗反而可能会在2030年左右下降,在2050年左右到达最低值。这是能源转型的阵痛,但却是我们阻止全球变暖,不让人类陷入“大过滤器”的唯一办法。之后,或许人类的能源消费能回归指数级别增长,在用20~30年完成能源转型的情况下,在2371年左右,我们或许能就能安全地成为I型文明。

对人类文明等级的预测。图片来源:原论文

虽然卡尔达舍夫等级是个非常直截了当的限制,但它只是故事的一半。我们固然需要大量能源,但能源的使用效率同样重要。在倡导绿色节能的今天,越来越多低能耗的技术被开发了出来,用更少的能源,实现同样、甚至更好的效果。或许,只有当我们不需要仅仅依靠支配的能源来评判文明的标准时,我们的文明才能得到真正的进步。

详情:https://t.cn/A6XGieOx

昨儿的梦境特别玄幻。开始时,我是一个好大好牛奔门派的弟子,从外面游历归来,去围观这一届的修真界比试大赛。

大赛分三个档次:

第一档,是顶级牛奔弟子的降魔赛事。

整个修真界,好几万弟子,一共也就十几个这样的精英可谓万中无一金字塔尖尖那般都存在。

他们通体散发金光,只能远观无法靠近;由于金光太炫了,以至于面目模糊,不得见其相。

这些精英之中的精英,被分配到不同小世界,分别与那里最厉害的魔作战。

胜者生,败者死。

我围观了一会儿,内心就俩字儿:

--“卧槽?卧槽!太牛逼了!!!”

看完感觉一万点扎心,走了……

————

第二档,是金字塔稍下一丢丢的优秀弟子,也属于精英级别。

这一级别的也都特别厉害,大约有百来人,全都是天之骄子范畴的。

这一档是两两对战的淘汰赛,倒不以生死轮,谁赢了谁参加下一轮的,败了的退出。

————

第三档,是80分弟子的群体选拔赛。

说直白点就是大家群殴,坚持到最后十名的,再参加两两对决赛。

————

然后,这三个档位的比赛,我一个都没资格参加。

没资格参加……
没资格……参加……[傻眼][傻眼][傻眼]

emo了[苦涩][苦涩][苦涩]

给长老师父打电话,问:“那我能干嘛呀?”

师父:“咱们门派还有第四档弟子,需要去某某山历练百年。”

我:“噢噢,那我现在就去吗?”

师父:“不不,不要想太多。你还够不上第四档,只能去第六档。”

我:“……师父,咱们弟子一共分几档?”

他:“分五档。第五档是入门级弟子。”

我:“啊?那我怎么还跑第六档去了?”

他:“哦,第六档是专门给你一个人设置的。主要之前的确只有五档就够用了,结果你来了以后,不得不再多设置出一档。”

尼玛,这啥?

您直接说我是差等生里面尤其差、差到前无古人的那种不得了?

师父又说:“这第六挡也有任务。”

我一听,总算找回点信心,问:“什么任务?师父放心交给我,我一定很好完成!”

师父:“最近某某地出了个大魔,很不好搞。你师兄师姐门都已经去部署了,你也过去。——嗯,对,那边缺个诱饵。”

缺个诱饵……
缺个……诱饵……
缺……个……诱……饵……

我:……[裂开][裂开][裂开][裂开]

敢情我作为第六档唯一一个弟子,就是专门当诱饵的命?

我谢谢您啊![怒][怒][怒]

————

虽然很生气,但我也没办法,只好背着小布包包,很不开心的前往某地。

抵达后发现,这里都乱成一锅粥了。

其他空间的魔怪,正在极力撕裂空间屏障,企图入侵这里。

很多大佬在极力抵抗,我们门派的师兄师姐则从旁辅助。

我站在旁边围观了三分钟,被某师兄发现,连忙冲我挥手:

--“玲珑龙,你可算来了!万事俱备,就差你了!”

艹泥马,我能把你掐死吗?

师兄二话不说就把我塞进一栋房子里,指了指某堵墙壁:

--“这就是裂缝出入口,你在这儿守着,吸引他们的注意力!”

这时,某个大佬忽然出现,指了指房间一侧的一把剑:

--“此剑乃上一届上仙,飞升之前留下的,在这里已经千年。它威力巨大、可颠倒山河乾隆,拿来降魔再好不过。

你们谁能把它拔出来、与剑共鸣,就可以穿过空间屏障,去那边斩妖伏魔!”

一些精英弟子们挨个去尝试,但大部分连剑都拔不出来。

少部分能拔出来的,却难以跟剑产生共鸣。

只有一个接近于大佬的存在,不仅一下子就把剑拔了出来,而且拿起剑的那一瞬间,忽然天地变色、乌云翻滚!

眼前这堵墙壁也有了变化,缓缓形成一个圆形的漩涡,另一边是乱流横冲、电闪雷鸣。

无尽威压袭来,可怖的气息刹那奔涌而至!

精英赶紧把剑放回原处,让其他人继续尝试。

但后面那些都不行,根本不够看。

所有人都试了一遍之后,精英叹了口气,说:

--“看来,唯有在下才能堪此重任了……”

说着,他就要缓缓拿起剑。

就在这时,这柄巨剑忽然一声铮鸣,“嗡”一下,紧接着,冲我就飞过来了!

卧槽?
我满脸懵逼好吗?

还没反应过来,那把剑已经被我拿在手里。

之后,整片大地都在震颤,头顶的天空彻底变成乌黑色云海,感觉马上就要塌了。

墙壁另一边的空间,更是剧烈晃动,结界四周刮起猛烈狂风。

如果说刚才精英举起剑的时候,跟它的共鸣是70分,那么此刻我跟剑的共鸣,至少可以达到150分!

所有人都懵逼了。

大家呆若木鸡,面面相窥。

我:……

————

这简直太可怕了!

我一个战五渣,才不要举着柄傻剑,去极为凶险的另一个空间斩妖降魔!

不不,我拒绝!

这过去了跟送人头有毛区别?

“哐啷”一声,我把剑扔到地上,冲其他人抱了抱拳:

--“各位大佬,这柄剑很不靠谱儿,必然是被驴踢过!建议找个程序员过来,好好查查代码,看看是不是中病毒了唔的。”

其他人:“……[傻眼][傻眼][傻眼]”

巨剑:“……[哼][哼][哼]”

我挥挥手:“看来我连诱饵都没法当,能力实在有限,就不在这儿给大家拖后腿了。幸会幸会,告辞告辞!”

话落,哐哐哐一溜烟跑没影儿了。

————

回山门之后,找到长老师父:

--“师父,我不想当诱饵。”

师父叹了一声:“那你想干嘛?”

我搓了搓手:“年华苦短,繁花入梦;何以解忧?唯有暴富。我们一起去搞钱吧?!”

去搞钱吧?[色][色]
搞钱吧![色][色][色]
搞……钱……吧……[色][色][色][色]

然后,我就醒了。[允悲][允悲][允悲]

这真的是,做梦都不忘搞钱,世界上谁还能比我更爱钱?

你们最近都梦到什么好玩儿的事情了吗?[坏笑][坏笑]

#新星V计划#

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