Есть несколько способов измерить прогресс человеческой цивилизации. Рост населения, расцвет и падение империй, технологическая способность достигать других планет или звезд.
Но одна простая мера состоит в том, чтобы рассчитать количество энергии, которую люди используют в любой момент времени. По мере распространения и развития человечества наша способность использовать энергию является одним из наших самых полезных навыков.
Сфера Дайсона - предполагается, что технологически развитая цивилизация может применять подобное сооружение для максимально возможного использования энергии центральной звезды
Если предположить, что цивилизации на других планетах могут обладать аналогичными навыками, то потребление энергии видом является хорошей грубой мерой его технологического мастерства. В этом заключается идея шкалы Кардашева.
Шкалу предложил советский астрофизик Николай Кардашев в 1964 году. Он разделил цивилизации на три типа: планетарные, звездные и галактические.
Цивилизация типа I способна использовать энергию в масштабе, равном количеству звездной энергии, достигающей ее родной планеты. Цивилизация Типа II может использовать энергию в масштабе своей родной звезды, а тип III может использовать энергию своей родной галактики.
Идея была далее популяризирована Карлом Саганом, который предложил непрерывную шкалу измерения, а не просто три типа.
Так что же мы за цивилизация? Хотя люди используют огромное количество энергии, оказывается, на сегодняшний день мы даже не относимся к Типу I.
Около 1016 ватт солнечной энергии достигает Земли в среднем, а человечество в настоящее время использует около 1013 ватт. По скользящей шкале Сагана это дает нам в настоящее время около 0.73.
При этом возникает интересный вопрос. Можем ли мы вообще достичь Типа I? В конце концов, мы не можем захватить весь солнечный свет, который достигает Земли, и при этом иметь пригодную для жизни планету.
Три схематических изображения: Земля, Солнечная система и Млечный путь. Потребление энергии оценивается в трёх типах цивилизаций, определённых по шкале Кардашева
Этот вопрос изучается в статье, недавно опубликованной на arXiv. В документе рассматриваются три основных источника энергии: ископаемое топливо, атомная энергия и возобновляемые источники, и рассчитывается их потенциальный рост с течением времени.
С одной стороны, достижение Типа I может показаться довольно простым. Сделайте производство энергии своим главным приоритетом, и в конце концов вы добьетесь своего. Но каждый тип источника энергии имеет свои ограничения.
В крайнем случае, например, если мы сожжем все ископаемое топливо, это может привести к такому уровню изменения климата, что мы все попадем в так называемый Великий фильтр. Вы не можете стать цивилизацией Типа I, если вы вымерли.
Классификация Кардашева основана на предположении о темпах роста 1% в год. Кардашев считал, что человечеству потребуется 3200 лет, чтобы достичь Типа II, и 5800 лет, чтобы достичь Типа III. Физик и футурист Митио Каку предположил, что если люди будут увеличивать потребление энергии в среднем на 3 процента каждый год, они могут достичь типа I через 100–200 лет, типа II через несколько тысяч лет и типа III через 100 000 — миллион лет.
Поэтому ученые используют более тонкий подход, анализируя физические ограничения каждого типа источника энергии и сопоставляя их с необходимостью ограничения изменения климата и уровней загрязнения, как это указано в Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата и Международном энергетическом агентстве.
Они обнаружили, что даже при реалистичных ограничениях человечество может достичь уровня Типа I. Обратной стороной является то, что мы не достигнем этого уровня по крайней мере до 2371 года, который наступит через 349 лет.
Это не обязательно плохо. Шкала Кардашева — очень грубый инструмент для измерения масштаба человеческих технологий.
В то время как передовые цивилизации требуют значительного количества энергии, мы видели, как достижения в области вычислений с низким энергопотреблением и повышение эффективности позволяют нам уменьшить или сгладить наше потребление энергии, продолжая развиваться в технологическом плане.
