宇宙 等级 7级论 ：人类文明 发展 至今 ，竟 还 处于 0级 ？ | 宇宙 文明 等级 科普 （上 ）「晓涵 哥来 了」 The theory of 7 levels of universe level: Human civilization has been developed so far, but it is still at level 0? | Cosmic Civilization Level Science Popularization (Part 1) "Brother Xiaohan is Coming"

大家 好 我 是 晓涵 哥 Hello everyone, I am Brother Xiaohan

今天 我们 来聊 today we talk

宇宙 文明 Cosmic civilization

地球 Earth

是 整个 宇宙 中 一个 微不足道 的 小点 an insignificant speck in the universe

如果 把 宇宙 中 所有 的 星球 都 比喻 成 沙子 If all the planets in the universe are compared to sand

那么 地球 可能 连 一粒 小小的 沙子 都 算不上 Then the earth might not even count as a grain of sand

但是 正是 在 这颗 蓝色 的 小点 上 But it is on this little blue dot

但是 正是 在 这颗 蓝色 的 小点 上 But it is on this little blue dot

奇迹般地 诞生 了 生命 life miraculously born

并且 顽强 地 延续 了 40 亿年 and persisted tenaciously for 4 billion years

更 可贵 的 是 more valuable is

还 诞生 了 人类 这样 的 智能 物种 Also gave birth to intelligent species like humans

就是 人类 这样 毫不 起眼 的 文明 It's such an inconspicuous civilization like human beings

却 通过 研究 宇宙 微波 背景 辐射 By studying the cosmic microwave background radiation

算出 了 宇宙 的 年龄 是 138 亿年 The age of the universe is calculated to be 13.8 billion years

并且 误差 不 超过 2000 万年 And the error does not exceed 20 million years

从这一点 来说 From this point of view

人类 即 是 渺小 的 human is small

又 是 伟大 的 great again

我们 很难 相信 it's hard for us to believe

人类 是 宇宙 中 的 唯一 文明 Humans are the only civilization in the universe

也 不能 自 大地 认为 nor can it be arrogant to think

我们 是 宇宙 的 第一批 文明 We are the first civilizations in the universe

宇宙 在 其 138 亿年 的 时间 里 The universe in its 13.8 billion years

有 极大 的 可能 very likely

诞生 又 毁灭 了 无数个 文明 Birth and destruction of countless civilizations

人类 存在 的 时间 只 相当于 Human beings have only existed for as long as

整个 宇宙 年龄 的 the age of the universe

百分之 0.00015% percent 0.00015%

如果 存在 其他 外星 文明 If other alien civilizations exist

那么 在 剩下 的 Then in the remaining

百分之 99.99985% 的 99.99985% of

时间 里 又 会 诞生 多少 文明 How many civilizations will be born in time

某些 文明 如果 经过 1 亿 Some civilizations if after 100 million

甚至 是 10 亿年 的 发展 Even a billion years of development

他们 会 是 什么 样子 what will they look like

他们 是否 已经 发展 到 了 Have they developed

我们 完全 无法 想象 的 状态 A state we can't even imagine

1964 年 1964

一名 叫做 尼古拉 . 卡尔达 肖夫 A man named Nikolai Kardashov

前 苏联 天体 物理学家 former soviet astrophysicist

在 观测 了 类星体 CTA-102 后 After observing the quasar CTA-102

提出 了 一个 假想 put forward a hypothesis

他 认为 he thinks

宇宙 中 的 一些 文明 可能 比 我们 领先 Some civilizations in the universe may be ahead of us

数百万年 或 数十亿年 millions or billions of years

他 创建 了 一个 分类 体系 He created a classification system

认为 一个 文明 think a civilization

作为 一个 整体 as a whole

主要 取决于 两样 东西 mainly depends on two things

能源 和 科技 Energy and Technology

而 能源 是 科技 获得 发展 的 前提 Energy is the prerequisite for the development of science and technology

即 一个 文明 产生 的 能源 越 多 That is, the more energy a civilization produces

他们 的 科技 就 越 发达 their technology is more advanced

所有 的 文明 发展 都 需要 利用 能源 All civilizations need energy to develop

那么 根据 能源消耗 Then according to energy consumption

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 就是 使用

所在 行星 的 天然资源

像是 树木 、 煤 、 石油 和 天然气 来 获取 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 一个

“ 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

10^16 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

其中 K 就是 卡尔达 肖夫 指数

P 是 这个 文明 使用 的 电力

用 瓦特 为 单位

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 10 太瓦 （TW） 的 电力

而 到 了 2015 年

全世界 总 能源消耗 为 550 艾焦

相当于 17.54 太瓦 （TW）

那 带入 这个 公式 计算 可以 得出 0.72

那么 人类 当前 就是 0.72 级 文明

每升 0.1 级 所 利用 能量 的 总和 将 是 之前 的 10 倍

所以 从 0.72 到 1 还是 相当 困难 的

而 著名 的 理论 物理学家 加来 道雄 认为

人类 要 达到 1 级 文明

还 需要 100-200 年 的 时间

而 达到 1 级 文明 如果 要

完全 依靠 地球 的 自然资源

也许 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

第一 就是 如何 更好 地 利用 核能

比如 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 使用 核聚变 产生 能源

则 要 往前 夸 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 1 级 文明

第二 是 如何 更好 地 利用 太阳能

太阳能 是 太阳 内部 或者 表面 的 黑子

连续不断 的 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 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 能源 总 消耗 的 3.5 万倍

但是 太阳能 的 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 1 级 文明 的 关键

1 级 文明 就是 行星 文明

就是 可以 使用 和 存储

所在 行星 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 的 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 的 一切 资源 能够 达到 的 能量 值

就是 能否 达到 每秒 产生 10^16 瓦特 的 能量

这 一级 文明 能够 利用 他们 母 行星 上 的 所有 可用 资源

巧妙 地 驾驭 整个 世界 的 能量 输出

要 达到 1 级 文明

至少 要 掌握 可控 核聚变 技术

能够 高效 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

1 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 太阳能 （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 不受 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

获取 能量 就 像 获取 氧气 一样 简单

1 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 都 不 可能

所以 1 级 文明 不 可能 再 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 可以 轻松 超越 第三 宇宙速度

但是 能量 的 获取 只是

到达 一级 文明 的 一种 表现

这个 时候 的 文明 从 0 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 的 语言 则 变成 了 一种 方言

目前 看来

英语 和 中文 都 有 这种 可能

这要 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

1 级 文明 还 能 控制 全球 的 天气

全球 变 暖和 海平面 上升 这种 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 能 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 为 未来 一年 做好 各种 规划

包括 购买 衣服

这 也许 会 变成 一种 常态

人类 达到 1 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 控制 地壳 内 物质 的 变化 兴衰

人类 治愈 了 大部分 的 疾病

寿命 会 进一步 提升

达到 自然 寿命 的 极限

也 就是 150 岁 左右

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 和 金星 金星 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 所以 外星 文明

并 和 他们 建立 初步 的 外交关系

并且 开始 了解 宇宙 中 存在 著 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 未 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 无线电 信号

加来 道雄 认为

人类 达到 1 级 文明 的 全部 科技 水平

预计 还 需要 3000 年 的 时间

2 级 文明 就是 恒星 文明 （Stellar Culture）

它 可以 控制 所在 恒星 的 总 能量

我们 知道

恒星 就是 所在 星系 的 最大 能量 来源

而 当 1 级 文明 所在 的 星球 甚至 是

所有 行星 及 卫星 都 不能 满足 其

文明 进展 所 需要 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 理论 物理学家

曾 是 爱因斯坦 副手 的 弗里 曼 . 戴森 认为

任何 技术 文明 对 能量 的 需求

都 是 稳定增长 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

要 利用 其母 恒星 “ 全部 ” 的 能量 输出

他 认为 此时 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 叫做 戴森球

戴森球 就是 利用 一种 人造 巨型 结构

完全 包裹 住 恒星 并 获得 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 戴森球

因为 这个 戴森球 首先 会 比 太阳 还 大

而 太阳 占 整个 太阳系 质量 的 99.86%

另 一 反面

太阳 巨大 的 引力 并

不 允许 这种 结构 的 球体 存在

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 1 个 天文单位 （ 即 太阳 和 地球 的 距离 ）

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 （Dyson swarm）

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 既 是 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 （Dyson bubble）

就 像是 一个 虚拟 网络

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 2 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 / 平方米 的 帆

这 相当于 小行星 智神星 的 质量

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 著 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 的 方式 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 它们 的 温度

以及 材料 的 发射光谱

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 里 并 不 常见

因此 该 恒星 系统 可能 辐射 出 不合 常规 的 光谱 类型

就 会 被 其他 文明 观测 到

2009 年

旨在 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 的

超过 15 万颗 恒星 亮度 进行 精确 监测

在 2015 年 的 9 月

一颗 编号 为 KIC 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 塔 比萨 · 博亚 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 ”

如图所示

当 正常 的 行星 从 恒星 面前 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 经过 恒星 时

恒星 的 亮度 下降 会 在 1% 以内

比如 木星 这种 巨大 的 行星

经过 太阳时 也 只会 造成 太阳 亮度 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 并 不是 一颗 行星 在 遮挡 恒星 的 光

而是 某个 宽度 相当于 塔比星 一半 的 物体

而 当 科学家 想 第三次

观察 这颗 塔 比星 的 亮度 变化 时

开 普特 望远镜 突然 出现 了 转向 轮 故障

之后 一直 修 不好

就 只好 退役 了

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 5 倍 的 行星

带有 一个 由 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 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 Arriveal》 里

的 那个 巨大 的 黑色 飞行器

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 外

的 天鹅座 塔比 星系

应该 出现 了 一个 2 级 文明

领先 人类 至少 10 万年 以上

而 人类 达到 2 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 -100 万年 内 达到 2 级 文明

3 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

3 级 文明 可能 会 使用 2 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 有 一个 巨大 的 黑洞

而 星系 有 可能 就是 围绕 著 这个 黑洞 旋转

因此

这个 超大 质量 黑洞 也 会 成为 3 级 文明 的 能量 来源

那么 如果 黑洞 的 另一头 是 白洞

那么 理论 上

3 级 文明 还 可以 通过 收集

向外 推进 的 物质 来 提供 大量 的 能量

而 3 级 文明 可能 早 已经 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 间 的 旅行 已经 成为 了 可能

由于 这个 阶段 的 文明 的 飞行器

仍 未 超过 光速

因此 星际 旅行 仍然 要 耗费 大量 的 时间

这个 文明 已经 完全 治愈 了 所有 的 疾病

并 通过 各种 方式 寻求 永生 的 可能

意识 转移 ， 生化 躯体 ， 记忆 存储

可以 说 能 获取 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

3 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

难免会 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

成为 整个 星系 联盟 的 一份 子

遵循 相关 的 规定

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

星系 中 每个 0 级 文明 都 将 设立 一个 保护区

3 级 文明 也 有 责任 去 保护 这些 区域 的 文明

3 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

但 问题 是

如果 三级 文明 就是 最终 的 文明

那么

我们 这个 宇宙 又 是 如何 来 的

所以

下期 我们 接著聊 宇宙 4-7 级 文明

PEACE OUT