шкала Кардашева

Шкала Кардашёва ( рус . шкала Кардашёва , латинизированная шкала Кардашёва )  — метод измерения уровня технологического развития цивилизации на основе количества энергии, которое она способна освоить и использовать. Мера была предложена советским астрономом Николаем Кардашёвым в 1964 году ^[1] и названа в его честь.

Кардашёв впервые изложил свою шкалу в докладе, представленном на конференции 1964 года, в которой сообщались результаты БС-29-76, Бюраканской конференции в Армянской ССР (которую он инициировал), научного совещания, на котором рассматривалась советская программа прослушивания радиоастрономии в космосе. Доклад назывался « Передача информации внеземными цивилизациями». ^[1] Исходя из функционального определения цивилизации, основанного на неизменности физических законов и использовании человеческой цивилизации в качестве модели для экстраполяции , была разработана первоначальная модель Кардашёва. Он предложил классификацию цивилизаций на три типа, основанную на аксиоме экспоненциального роста :

• Цивилизация типа I способна получить доступ ко всей энергии, доступной на ее планете , и хранить ее для потребления. Гипотетически, она также должна иметь возможность контролировать природные явления, такие как землетрясения , извержения вулканов и т. д.
• Цивилизация II типа может напрямую потреблять энергию звезды , скорее всего, посредством использования сферы Дайсона .
• Цивилизация III типа способна улавливать всю энергию, излучаемую ее галактикой , и каждый объект внутри нее, например, каждую звезду, черную дыру и т. д.

В рамках этой шкалы сумма человеческой цивилизации не достигает статуса Типа I (хотя продолжает приближаться к нему). С тех пор были предложены различные расширения шкалы, включая более широкий диапазон уровней мощности (Типы 0, IV и V) и использование метрик, отличных от чистой мощности (например, вычислительный рост или потребление пищи ). ^{[2] [3]}

Во второй статье под названием «Стратегии поиска внеземного разума», опубликованной в 1980 году, Кардашев размышляет о способности цивилизации, которую он определяет через ее способность получать доступ к энергии, поддерживать себя и интегрировать информацию из окружающей среды. ^[4] Затем последовали еще две статьи: «О неизбежности и возможной структуре сверхцивилизаций» и «Космология и цивилизации», опубликованные в 1985 и 1997 годах соответственно; ^{[5] [6]} советский астроном предложил способы обнаружения сверхцивилизаций и управления программами SETI (поиск внеземного разума). Ряд ученых провели поиски возможных цивилизаций, но без окончательных результатов. ^[7] Однако, отчасти благодаря таким поискам, были идентифицированы необычные объекты, которые теперь известны как пульсары или квазары . ^[8]

Кардашев впервые представил классификацию цивилизаций по уровню скорости их потребления энергии, или способности использовать энергию, в статье под названием Передача информации внеземными цивилизациями , опубликованной в 1964 году сначала на русском языке в выпуске Астрономического журнала за март-апрель ^[1] , затем на английском языке в выпуске Советского астрономического журнала за сентябрь-октябрь 1964 года. ^[1] В этой статье ученый представляет расчет эволюции энергетических потребностей человечества. Предполагая, что общее использование энергии человеком будет продолжать расти, он рассчитал, что скорость потребления энергии будет пересекать определенные вехи. Кардашев предложил типологию технологических цивилизаций, основанную на эволюционном достижении трех описанных им вех использования энергии. ^{[1] [9]}

Цивилизация , известная как «Тип I», достигла технологического уровня, близкого к достигнутому на Земле на момент подачи статьи Кардашёва (декабрь 1963 г.), с уровнем потребления энергии, оцененным примерно в 4 x 10 ¹² ватт (Вт). Цивилизация , известная как «Тип II», превзошла бы первую на четырнадцать порядков, сравнявшись со всей мощностью, излучаемой Солнцем примерно за 3200 лет, т. е. «выходом» нашей родной звезды в то время, предсказанным в 4 × 10 ²⁶ Вт. Наконец, цивилизация, известная как «Тип III», достигает рубежа, установленного через 5800 лет, когда уровень потребления энергии человечеством, по прогнозам автора, сравняется с мощностью, излучаемой приблизительными 10 ¹¹ звезд в нашей родной галактике , Млечном Пути, что предполагает использование мощности до предполагаемых 4 x 10 ³⁷ Вт. ^[1]

Предполагая развитие радио , Кардашев предсказал, что в течение следующих двух десятилетий (т.е. в 1980-х годах) можно будет построить антенны площадью 100 000 м2, ^{способные} обнаружить цивилизации типа II и III. Цивилизация типа I, такая как земная, сможет принимать необычайно энергичные излучения других типов цивилизаций, которые, как предполагается, смогут излучать непрерывно. ^{[1] [10]}

Затем Кардашев рассмотрел характеристики передачи от искусственного источника. Он упомянул два космических радиоисточника, открытых в 1963 году Калифорнийским технологическим институтом , в частности CTA-21 и CTA-102 , которые имели бы характеристики, близкие к характеристикам предполагаемого искусственного источника. Наиболее подходящим регионом галактики для наблюдения за цивилизациями типа II и III тогда был бы Галактический центр из-за высокой плотности звездного населения, которое он содержит. Затем он рекомендовал, чтобы программы поиска таких искусственных источников были сосредоточены на других близлежащих галактиках, таких как галактика Андромеды , Магеллановы Облака , M87 или Центавр A. Кардашев завершил свою статью, отметив, что возможное открытие даже самых простых организмов на Марсе увеличило бы вероятность того, что цивилизации типа II существуют в галактике. ^[1]

В 1980 году Николай Кардашёв опубликовал вторую статью под названием «Стратегии поиска внеземного разума: фундаментальный подход к основной проблеме» ^[4] , в которой он утверждал, что:

Обнаружение и изучение внеземных цивилизаций представляет собой проблему огромной важности для прогресса человечества, его культуры и философии. Открытие разумной жизни во Вселенной дало бы ориентир для возможного развития нашей цивилизации в астрономических временных интервалах.

—  Николай Кардашев, Стратегии поиска внеземного разума: фундаментальный подход к базовой проблеме

По мнению советского астронома, наша цивилизация была бы слишком молода, чтобы иметь возможность связаться с другой цивилизацией, которая, безусловно, была бы более развитой, чем наша; Солнечная система слишком молода с ее пятью миллиардами лет, и первые предки сегодняшнего человека появились всего лишь 6 миллионов лет назад самое раннее; ^[11] самые старые небесные объекты имеют возраст от 10 до 14 миллиардов лет; ясно, что другие цивилизации несравнимо старше человеческой цивилизации. Следовательно, знания этих цивилизаций должны быть больше наших, и, рассуждал он, они, несомненно, должны знать, что мы делаем. ^[4]

Кардашев считал, что, вероятно, нынешнее состояние нашей цивилизации — это лишь один из этапов, через которые проходят цивилизации в ходе своей эволюции. Таким образом, можно определить цивилизацию на основе этой универсальной характеристики, что позволило Александру Ляпунову определить жизнь как «высокоустойчивое состояние материи, которое использует информацию, закодированную состояниями отдельных молекул, для производства поддерживающих реакций», что Кардашев называет «функциональным определением цивилизации». ^[4] Поэтому он предлагает думать о цивилизации как о «высокоустойчивом состоянии материи, способном приобретать, проводить абстрактный анализ и использовать информацию для получения качественно новой информации об окружающей среде и о себе, для улучшения своих возможностей сбора новой информации для производства поддерживающих реакций». Таким образом, цивилизация характеризуется качеством информации, получаемой ее рабочей программой, и энергией, необходимой для реализации этих функций. Под «информацией об окружающей среде и о себе» Кардашев подразумевал данные об органической или неорганической природе, науке , технике , экономике , культуре , искусстве и т. д. Исходя из этого определения, он предложил схему, представляющую взаимодействие цивилизации с окружающей средой, и перечислил ряд научных проблем, возникающих из этого взаимодействия с информацией, имеющейся во Вселенной. ^[4]

Из этого определения Кардашев сделал три вывода. Первый постулировал, что из-за обширного и неограниченного набора видов деятельности, требуемых научными проблемами, период, в течение которого цивилизации должны передавать и общаться, обязательно будет долгим, даже неограниченным. С другой стороны, поскольку наше нынешнее развитие охватывает лишь незначительную часть этой фазы общения , Кардашев выдвинул гипотезу о высокой маловероятности того, что мы встретим «братьев по разуму», которые находятся на той же стадии эволюции, что и мы. В конце концов, высокоразвитые цивилизации знают и используют законы физики в такой степени, о которой мы еще не подозреваем. Кардашев утверждал, что «этот последний пункт следует учитывать в исследовательских программах внеземных цивилизаций», и пришел к выводу, что весьма вероятно, что наше нынешнее состояние является лишь одной из стадий, через которые проходит каждая цивилизация в ходе своей эволюции. ^[4]

Затем Кардашев проанализировал различные модели и гипотезы эволюции цивилизации. Отвечая на вопрос русского астронома Иосифа Шкловского , который в статье, опубликованной в 1977 году и озаглавленной « Возможность существования разумной жизни во Вселенной как уникальной», счёл странным, что «ударная волна разума» сверхцивилизации ещё не достигла пределов всей Вселенной , Кардашев выдвинул две объяснительные гипотезы. В первой он постулировал, что сверхцивилизации невыгодно расширять занимаемое ею пространство для поддержания своей активности, а во второй — что цивилизация, вместо того чтобы рассеиваться в космосе, предпочла бы продолжить свою деятельность по анализу информации для открытия новых фундаментальных законов (например, исследование микромира или чёрных дыр ). ^[4]

Однако такая деятельность цивилизации требует использования обильной энергии. Согласно законам термодинамики , значительная часть этой потребляемой энергии должна быть преобразована в излучение болометрической величины, приблизительно равной величине радиационного фона, окружающего источник. Спектральное распределение этой интенсивности должно быть близко к спектральному распределению черного тела . Это было бы возможным способом поиска внеземных цивилизаций. Такое потребление энергии также потребовало бы большого количества твердого вещества для деятельности по созданию звезд , которую Кардашев назвал «космическими чудесами». Короче говоря, информация о возможном существовании внеземной цивилизации пришла бы в форме электромагнитного излучения . ^[4]

В отношении судьбы цивилизаций Кардашев видел две концепции, из которых можно вывести две стратегии поиска внеземных цивилизаций. Первая, которую он назвал «земным шовинизмом », основана на принципе, что цивилизации могут стабилизироваться или погибнуть только на уровне развития, близком к нашему, достигнутому в настоящее время. Вторая, которую он назвал «эволюционной концепцией», утверждает, что цивилизации способны достигать более высоких уровней развития, чем современный человек. В первом случае наилучшей стратегией поиска с использованием астрономических средств обнаружения (например, программы SETI ) было бы наблюдение за наиболее мощными (и часто наиболее удаленными) источниками излучения в космосе. Тогда наблюдатель сможет определить, являются ли они естественными источниками излучения, и только тогда поиск может сосредоточиться на объектах с более слабым излучением. Во втором случае он рекомендовал искать новые и мощные источники излучения, особенно в малоизученных областях электромагнитного спектра . Эти источники могли быть значительными или периодическими монохроматическими сигналами из галактического центра , от других галактик или от квазаров и других экзотических космических объектов. Кардашев считал, что поиск должен быть сосредоточен на миллиметровом спектре длин волн , близком к максимальной интенсивности космического микроволнового фона , а не в 21-сантиметровом диапазоне (который является областью исследования программы SETI). По словам Кардашева, для того, чтобы захватить значительное излучение развитой цивилизации, испускаемое мегаструктурой ( например, сферой Дайсона ), радиотелескоп с диаметром, большим, чем у Земли, должен быть размещен в орбитальном пространстве. ^[4]

Кардашев заключил, предсказав, что поиск внеземных цивилизаций приведет к положительным результатам в [тогдашнем] следующем десятилетии, предоставив человечеству доступ к огромному объему информации о Вселенной и ее эволюции за период в несколько миллиардов лет. ^[4]

В статье « О неизбежности и возможной структуре сверхцивилизаций», опубликованной в 1985 году, Кардашев упоминает возможные сценарии и средства исследования, доступные человечеству для обнаружения гипотетических внеземных сверхцивилизаций . Советский астроном напоминает нам, что мы ищем эти сверхцивилизации на основе наших собственных критериев развития, и что предсказания возможны только для внеземных миров, близких к нашему технологическому уровню, остальные находятся за пределами нашего интеллектуального представления. Тем не менее, ему кажется полезным представлять модели сверхцивилизаций, основанные одновременно на воображении и на наших нынешних научных знаниях. Поскольку законы физики неизменны, даже если в будущем будут открыты новые законы, они не отменят уже известные. ^[5]

По мнению Кардашева, теоретические модели сверхцивилизаций должны соответствовать двум основным предположениям. Первое заключается в том, что диапазон деятельности сверхцивилизации, подчиняющейся законам физики, ограничен только естественными и научными ограничениями, а второе заключается в том, что эволюция деятельности сверхцивилизации не может быть прервана или ограничена внутренними, неотъемлемыми непредвиденными обстоятельствами, такими как масштабные социальные конфликты. Для Кардашева, в отличие от других ученых, сверхцивилизации не могут самоуничтожиться или регрессировать. Согласно этим принципам, в космосе должны существовать мегаструктуры огромных размеров, излучающие много энергии и информации и существующие миллиарды лет, будучи при этом достаточно компактными, чтобы быстро обмениваться большими объемами данных между собой. Таким образом, сверхцивилизация создала бы технологическую структуру космических размеров. В качестве примера Кардашев приводит мегаструктуру Фримена Дайсона в форме сферы диаметром в несколько астрономических единиц . Другие явления могут указывать на высокотехнологичную деятельность, такую ​​как искусственный взрыв звезд или изменение звездных орбит для хранения массы и энергии. Гигантские молекулярные облака также имеют большой потенциал для астроинженерии . Кардашев даже поднимает вопрос о возможности сверхцивилизации, которая изменит всю галактику. ^{[5] [6]}

Затем он приводит теоретическую и математическую возможность существования мегаструктуры в виде диска, вращающегося вокруг своей оси с постоянной угловой скоростью . По его словам, поиск разумных сигналов должен быть направлен на обнаружение таких мегаструктур на характеристическом излучении (20 мкм). Квазары или галактические центры могут быть отличными кандидатами для подтверждения существования сверхцивилизации, поскольку они испускают сильное инфракрасное излучение, что указывает на твердую структуру. Астроном советует искать эти объекты в диапазоне длин волн от нескольких микрон до нескольких миллиметров. Крупные разумные структуры также могут быть обнаружены по тому, что они экранируют или отражают окружающее излучение. ^[5]

Кардашев считает, что весьма вероятно, что сверхцивилизация уже обнаружила и наблюдала человечество через телескопы космических размеров. Он обсуждает это в статье 1997 года на эту тему под названием « Радиоастрон – радиотелескоп, намного больше Земли » . ^[12] Для этой сверхцивилизации наука «космической этнографии» должна быть высокоразвитой. Однако тот факт, что до сих пор не было установлено никакого контакта, можно объяснить этическими соображениями этих цивилизаций . Основываясь на этом принципе, Кардашев видит только два возможных эволюционных сценария для сверхцивилизации: естественная эволюция и эволюция после контакта с другими внеземными цивилизациями . Он считает более вероятным сценарий, основанный на контакте между двумя цивилизациями, высокоразвитыми в технологическом и культурном отношении; этот сценарий, который он называет «гипотезой урбанизации», приведет к перегруппировке и объединению нескольких цивилизаций в пределах нескольких компактных регионов Вселенной . [ ^5]

Кардашев перечисляет, в форме исследовательских инструментов, шесть возможных сценариев (обобщенных в таблице в конце его статьи 1997 года) ^[12] , которые объясняют эволюцию цивилизации. Каждый из сценариев соответствует вероятности , одному или нескольким объектам для наблюдения, адаптированной процедуре и, наконец, возможным последствиям для нашей цивилизации: ^[5]

1. Сценарий большого объединения цивилизаций на протяжении от одного до десяти миллиардов световых лет с концентрацией в определенном регионе имеет вероятность 60%. Эти цивилизации следует искать в самых мощных квазарах и в галактическом балдже , при уровне излучения выше 10 ³⁸ Вт, в длинах волн от 10 мкм до 1 см, а также в других областях спектра. Это необходимо для обнаружения мегаструктур или сигналов с длиной волны 1,5 мм ^[13] и всенаправленным излучением до 21 см. В случае контакта человечество увидит прогресс во всех областях общества, чтобы присоединиться к этой сверхцивилизации; также ожидается, что на Земле будет создана этнографическая консерватория.
2. Сценарий объединения в масштабах галактического скопления имеет всего 20% вероятность реализации. Кардашев советует наблюдать скопление Девы (особенно М87 ) и другие скопления аналогично первому сценарию. Последствия для человечества те же, что и в первом сценарии.
3. Сценарий объединения в масштабах галактик имеет вероятность всего 10%. Для его подтверждения необходимо изучить галактические центры, как Млечного Пути, так и соседних галактик (таких как M31 , M33 ), по процедуре, аналогичной процедуре первого сценария. Последствия для человечества такие же, как и в первом сценарии.
4. Сценарий полной колонизации космоса не имеет вероятности быть реализованным по Кардашеву, поскольку если бы он был осуществим, то «они» уже были бы на Земле; однако это не так. Однако в случае контакта последствия для человечества будут такими же, как и в первом сценарии.
5. Этот сценарий предполагает, что все цивилизации уничтожили бы себя до любого контакта. Кардашев оценивает вероятность этого в 10%. Человечество должно быть способно обнаружить древние мегаструктуры в непосредственной близости от ближайших звезд . В результате никакой контакт с человечеством не может состояться.
6. Последний сценарий предполагает, что мы первые или единственные во Вселенной. Кардашев оценивает его вероятность в 10%. Подтвердить или опровергнуть такой сценарий может только экзобиология . Мы можем представить себе потенциальный контакт в далеком будущем, и тогда последствия будут аналогичны последствиям остальных пяти сценариев.

В статье «Космология и цивилизации» , опубликованной в 1997 году, Кардашев вновь подчеркивает необходимость тщательного наблюдения за астрономическими объектами с сильным излучением для обнаружения сверхцивилизаций. Однако открытие цивилизации на стадии развития, подобной нашей, маловероятно. Существование таких сверхцивилизаций стало возможным благодаря тому, что жизнь на Земле появилась недавно по сравнению с возрастом Вселенной (8 × 10 ⁹ лет до образования Солнечной системы ). Затем он исследует условия появления жизни в космологических масштабах времени. Предполагая скорость эволюции жизни на Земле и учитывая возраст Вселенной, разумно предположить, что цивилизация могла достичь нашего уровня технологического развития за 6 × 10 ⁹ лет. Такие цивилизации можно наблюдать в близлежащих регионах, поскольку чем дальше мы наблюдаем, тем моложе объекты. Недавние открытия источников интенсивного излучения, смертельно опасного для жизни, показывают, что жизнь могла процветать под покровом в течение времени, необходимого для ее появления и поддержания. Другим аргументом в пользу возможности очень древней сверхцивилизации является то, что большинство объектов, которые могли бы быть мегаструктурами, еще не были обнаружены и нанесены на карту. Кроме того, 95% материи остается невидимым или может быть выведено только по гравитационному влиянию, которое она производит. ^[6]

По словам Кардашева, необходимо сосредоточить наши поисковые инструменты на новых объектах, излучающих на длине волны от нескольких микрон до нескольких миллиметров и при температуре от 3 до 300 К , что характерно для крупных структур твердого вещества. ^[14] Тогда можно будет обнаружить структуры, принадлежащие типу II в нашей галактике или в соседних. Структуры типа III также можно наблюдать на больших космологических расстояниях. Кардашев напоминает, что было проведено исследование 3000 источников каталога IRAS с четырех направлений неба. Были выбраны два температурных диапазона: от 110 до 120 К и от 280 до 290 К. Анализ показал, что источники 110–120 К сгруппированы в плоскости Галактики и в ее центре. Кардашев объясняет, что только более мощные наблюдения в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах могут выявить возможные искусственные источники излучения. Затем он ссылается на предложенные им проекты, в частности на проект по выводу на орбиту криогенного космического телескопа ( проект «Миллиметрон» ). ^{[6] [15]}

По словам Кардашева, эти результаты, в сочетании с результатами других исследований возраста некоторых космических объектов, предполагают, что цивилизации, датируемые 6-8 миллиардами лет назад, могут существовать в нашей галактике. Вполне вероятно, что они давно обнаружили нашу собственную цивилизацию, гипотеза, которая могла бы ответить на вопрос, поставленный Энрико Ферми, когда он сформулировал свой парадокс : «Где они?». Однако без открытия искусственных источников теория Шкловского о том, что цивилизации самоуничтожаются в результате масштабных социальных конфликтов, была бы доказана. Кардашев упоминает еще одну гипотезу, которая, по его мнению, способна объяснить динамику сверхцивилизаций: «эффект обратной связи» (теоретизированный Себастьяном фон Хорнером в 1975 году), ^[16] которая основана на гипотезе о том, что на высоком технологическом уровне цивилизации имеют тенденцию к сближению, а не к изоляции. Расстояние между сверхцивилизациями тогда можно было бы определить половиной времени технологической эволюции древнейшей цивилизации, что составило бы около 3–4 миллиардов лет. С другой стороны, эта сверхцивилизация могла бы не присутствовать в нашей галактике в течение длительного времени. Кардашев заключает, говоря, что поскольку расширение Вселенной бесконечно, количество и время жизни таких сверхцивилизаций также бесконечны. ^[6]

Гипотетическая классификация, известная как шкала Кардашева, различает три стадии в эволюции цивилизаций в соответствии с двойными критериями доступа и потребления энергии . ^{[17] [18]} Цель этой классификации — направлять поиск внеземных цивилизаций, особенно в рамках SETI , в котором участвовал Кардашев, ^[19] и это при условии, что часть энергии, используемой каждым типом, предназначена для связи с другими цивилизациями. Чтобы сделать эту шкалу более понятной, Лемаршан сравнивает скорость, с которой объем информации, эквивалентный 100 000 книг среднего размера, может быть передан по всей галактике. Цивилизация II типа может отправлять эти данные с помощью луча передачи, который длится всего 100 секунд. Аналогичное количество информации может быть отправлено на межгалактические расстояния около десяти миллионов световых лет со временем передачи в несколько недель. Цивилизация III типа может отправлять такое же количество данных во всю наблюдаемую вселенную со временем передачи в 3 секунды. ^{[17] [20]}

Классификация Кардашева основана на предположении о темпе роста в 1% в год. Кардашев считал, что человечеству потребуется 3200 лет, чтобы достичь Типа II, и 5800 лет, чтобы достичь Типа III. ^[2] Однако доктор Мичио Каку считает, что человечество должно увеличивать потребление энергии на 3% в год, чтобы достичь Типа I за 100–200 лет. ^[21] Таким образом, эти типы отделены друг от друга темпом роста в несколько миллиардов. ^[2]

Цивилизация, «близкая к уровню, достигнутому в настоящее время на Земле, с потреблением энергии ≈4 × 10¹⁹  эрг /сек" (4 × 10¹²  Вт). ^[1] Цивилизация I типа обычно определяется как та, которая может использовать всю энергию, которая достигает ее родной планеты от ее родительской звезды (для Земли это значение составляет около 2 × 10¹⁷  Вт), что примерно на четыре порядка превышает количество, достигнутое в настоящее время на Земле, при потреблении энергии ≈2 × 10¹³  Вт к 2020 году. Астроном Гильермо А. Лемаршан определил Тип I как уровень, близкий к сегодняшней земной цивилизации, с энергетической емкостью, эквивалентной солнечному излучению Земли , между 10¹⁶ и 10¹⁷  Вт. ^[22]

Цивилизация, способная использовать энергию, излучаемую ее собственной большой звездой, например, успешно завершив сферу Дайсона или мозг-матрешку , с потреблением энергии ≈4 × 10³³  эрг/сек. ^[1] Лемаршан определил такие цивилизации как способные использовать и направлять весь выход излучения своей звезды. Потребление энергии тогда было бы сопоставимо со светимостью Солнца , около 4 × 10³³  эрг/сек (4 × 10²⁶  Вт ). ^[22]

Цивилизация с энергией масштаба ее собственной галактики , с потреблением энергии ≈4 × 10⁴⁴  эрг/сек. ^[1] Лемаршан определил цивилизации этого типа как имеющие доступ к энергии, сравнимой со светимостью всей галактики Млечный Путь , около 4 × 10⁴⁴  эрг/сек (4 × 10³⁷  Вт). ^[22]

Согласно имеющимся на тот момент данным, Кардашев не вышел за рамки цивилизации типа III. Однако были предложены новые типы (0, IV, V и VI).

В 1973 году Карл Саган обнаружил работу Кардашева по классификации цивилизаций. ^[23] Он обнаружил, что различия между типами, которые выделил Кардашев, были настолько велики, что они не позволяли наилучшим образом смоделировать эволюцию цивилизаций. ^[10] Поэтому Саган предлагает более совершенную классификацию, по-прежнему основанную на типах Кардашева, но интегрирующую промежуточные уровни с использованием следующей формулы логарифмической интерполяции : ^[24]

${\displaystyle K={\frac {\log _{10}{W}-6}{10}}}$,

где K — тип цивилизации по Кардашеву, а W — количество потребляемой ею энергии в ваттах. Таким образом, цивилизация типа 1.1 будет определяться мощностью 10 ¹⁷ ватт, тогда как цивилизация типа 2.3 сможет потреблять 10 ²⁹ ватт.

Более того, приведенная выше формула может быть использована для экстраполяции за пределы исходных типов Кардашева. Например, цивилизация типа 0 , не определенная Кардашевым, будет контролировать около 1 МВт мощности (что эквивалентно наличию около 100 костров, горящих в любой момент времени); на Земле возникновение цивилизаций типа 0 примерно совпадает с возникновением цивилизации в общем смысле. ^[25]

Саган подсчитал, что, согласно этой пересмотренной шкале, человечество 1970-х годов будет иметь Тип 0,7 (около 10 тераватт ), ^[26] эквивалентный 0,16% от доступной на Земле энергии. ^[27] Этот уровень характеризуется, по его словам, способностью к самоуничтожению, которую он называет «технологической юностью». ^[20] В 2021 году общее мировое потребление энергии составило 595,15 эксаджоулей (165 319  ТВт·ч ), ^[28] эквивалентно среднему потреблению энергии 18,87 ТВт или рейтингу Кардашева 0,73 (до 2 sf· ). ^[29]

Саган также предлагает для полноты картины добавить алфавитную шкалу, указывающую уровень социального развития , выраженный в количестве информации, доступной цивилизации. Таким образом, цивилизация класса A будет основана на 10 ⁶ бит информации (меньше, чем любая зарегистрированная человеческая культура), класс B на 10 ⁷ , класс C на 10 ⁸ и так далее. Человечество в 1973 году будет относиться к классу «0,7 H». ^[30] По мнению Сагана, первая цивилизация, с которой человечество вступит в контакт, может находиться между «1,5 J» и «1,8 K»; галактическая сверхцивилизация будет находиться на стадии «3 Q», в то время как федерация галактик может находиться на стадии «4 Z». ^[20] Информационная и энергетическая оси не являются строго взаимозависимыми, поэтому даже цивилизация уровня Z не обязательно будет относиться к типу Кардашева III. ^[30] Саган считал, что ни одна цивилизация еще не достигла уровня Z, предполагая, что такое количество уникальной информации превзойдет количество всех разумных видов в галактическом сверхскоплении , и отмечая, что Вселенная недостаточно стара, чтобы эффективно обмениваться информацией на больших расстояниях.

В 2017 году общий объем информации, сгенерированной в Интернете, составил 26 зеттабайт (по оценкам, в 2023 году этот показатель составит 120 зеттабайт), ^[31] что эквивалентно 0,73 R/S по комбинированной шкале Сагана.

В книге «Физика будущего » (2011) американский физик Мичио Каку исследует условия, при которых человечество может сблизиться с планетарной цивилизацией I типа. Эта конвергенция основана в первую очередь на экономике знаний . Каку использует шкалу Кардашева, но развивает ее, добавляя дополнительный этап: цивилизация IV типа сможет получать необходимую ей энергию из внегалактического излучения . Изучая эволюцию технологий, изменивших историю ( бумага , интегральная схема ), Каку полагает, что человечество движется к цивилизации планетарных измерений, «отправной точкой» которой является Интернет . [ ^32]

Цивилизация типа I потребляет энергию в тысячи-миллионы раз больше, чем наша текущая планетарная выработка, около 100 триллионов триллионов ватт. У нее было бы достаточно энергии, чтобы управлять возникновением определенных природных явлений, таких как землетрясения или вулканы , и она могла бы строить города на океанах . Мы можем видеть начало цивилизации типа I в том факте, что развивается глобальный язык ( английский ), появляется глобальная система коммуникации ( Интернет ), создается глобальная экономическая система (создание Европейского Союза ), и даже глобализированная культура стандартизирует человечество ( средства массовой информации , телевидение , рок-музыка и голливудские фильмы ). ^[2] Чтобы достичь типа I, человечество должно иметь возможность общаться с остальным миром и сосредоточиться на нескольких областях: создание инфраструктуры для облегчения коммуникации и сотрудничества, образование , исследования и разработки , инновации , а также создание прочных связей между диаспорами и странами их происхождения, а также между мигрантами и немигрантами. ^[32] Если развитие потерпит неудачу, то, скорее всего, мир не сможет достичь Типа II. Если эти области не будут развиваться, Каку предсказывает, что человечество погрузится в «пропасть»: ^[32] развитая цивилизация должна расти быстрее, чем частота возникновения космических катастроф уровня вымирания , таких как удары комет или астероидов . Цивилизация Типа I также должна быть способна освоить космические путешествия, чтобы отклонять угрожающие объекты. Ей также придется предвидеть наступление ледниковых периодов и изменять климат задолго до того, как они произойдут, чтобы избежать их. ^[2]

Кроме того, в своих книгах «Гиперпространство и параллельные миры » Мичио Каку обсуждал цивилизацию типа IV, которая могла бы использовать «внегалактические» источники энергии, такие как темная энергия . ^[33]

В книге «Выход в космос: создание космической цивилизации » Роберт Зубрин предлагает другую форму: его определение цивилизации I типа описывается как цивилизация, которая достигла полного освоения ресурсов своей планеты (глобальная), цивилизации II типа — своей солнечной системы (межпланетная), а цивилизации III типа раскрыли бы весь потенциал галактики (звездная цивилизация). Также были предложены иные показатели, нежели чистое потребление энергии. ^[3]

Он размышляет о возможности цивилизации типа IV, которая будет доминировать во вселенной, отмечая, что существуют ограничения на то, как умы могут соединяться и взаимодействовать на галактической или межгалактической основе. В качестве примера он упоминает, что коммуникация от центра нашей галактики до ее края займет около 50 000 лет (поскольку ничто не может двигаться быстрее света , согласно нашему пониманию физики). ^{[34] [3]}

Астроном Джон Д. Барроу из Университета Сассекса выдвинул гипотезу, что существуют и другие стадии за пределами типа III. Эти цивилизации типа IV, V или даже VI могли бы манипулировать космическими структурами (галактиками, галактическими скоплениями, сверхскоплениями) и даже избегать Большого сжатия через дыры в пространстве. ^[2]

Барроу также предлагает «анти-Кардашевскую шкалу»: он замечает, что люди обнаружили, что более экономически выгодно расширять свою способность манипулировать окружающей средой до все меньших и меньших масштабов, чем до все больших и больших. Поэтому он предлагает обратную классификацию, от типа I-минус до типа Омега-минус:

• Тип I-минус способен манипулировать объектами в масштабе себя: строить конструкции, добывать полезные ископаемые, соединять и разбивать твердые тела;
• Тип II-минус способен манипулировать генами и изменять развитие живых существ, трансплантировать или заменять части себя, считывать и манипулировать их генетическим кодом ;
• Тип III-минус способен манипулировать молекулами и молекулярными связями , создавая новые материалы;
• Тип IV-минус способен манипулировать отдельными атомами , создавать нанотехнологии на атомном уровне и создавать сложные формы искусственной жизни ;
• Тип V-минус способен манипулировать атомным ядром и конструировать нуклоны , из которых оно состоит;
• Тип VI-минус способен манипулировать самыми элементарными частицами материи ( кварками и лептонами ) для создания организованной сложности среди популяций элементарных частиц;
• Тип Омега-минус способен манипулировать фундаментальной структурой пространства и времени . ^[35]

В книге «Невозможность: пределы науки и наука пределов » (1998) Барроу предлагает шкалу от «BI» до «BVI», конечную стадию которой он называет «BΩ», первая характеризуется возможностью манипулирования окружающей средой, тогда как вторая допускает изменение пространства-времени . ^[36]

Золтан Галантай признает важную роль, которую классификация Кардашева сыграла в программе SETI, но он считает, что возможен другой масштаб, без использования потребления энергии, прибегнув к миниатюризации. Гипотеза Дональда Тартера, исследователя SETI, заключается в том, что цивилизации, основанной на нанотехнологиях, не потребуется постоянно увеличивающееся количество энергии. Цивилизация типа I, которая освоит локальные космические путешествия, могла бы колонизировать свою планетную систему и даже облако Оорта, не нуждаясь в количестве энергии, которое сделало бы ее типом II. ^[23] Эта шкала теряет свой смысл за пределами типа II, поскольку невозможно предсказать эволюцию цивилизаций на больших расстояниях в процессе галактической колонизации. Наконец, шкала Кардашева является продуктом эпохи недостаточного научного знания, которая рассматривала возможность звездного объекта CTA-102 как искусственного источника типа III, тогда как сегодня мы знаем, что это галактическое ядро . ^[23]

В другой статье Золтан Галантай предлагает рассмотреть другую шкалу, основанную уже не на потреблении энергии, а на способности цивилизации переживать природные и космические катастрофы. Тип I описывал бы цивилизацию, способную пережить локальную природную катастрофу, такую ​​как Анасази . Цивилизация типа II имела бы средства, чтобы выдержать региональную или континентальную катастрофу, и, наконец, тип III мог бы столкнуться с глобальной катастрофой, такой как удар астероида , извержение супервулкана или ледниковый период . За пределами первых трех типов находятся цивилизации, которые разбросаны по всей галактике. Цивилизация типа IV все еще была бы уязвима для некоторых космических угроз, в то время как цивилизация типа V была бы технически бессмертной, поскольку никакая космическая катастрофа не могла бы ее достичь. ^[23] Шкала Кардашева может быть важным инструментом для предотвращения катастроф, будь то человеческие или природные, по словам Ричарда Уилсона, который связывает эту шкалу с силой разрушения в TNT . Цивилизация I типа будет использовать 25 мегатонн эквивалента тротила в секунду, цивилизация II типа — в 4 × 10 ⁹ раз больше (4 миллиарда водородных бомб в секунду), а цивилизация III типа будет использовать в 10 ¹¹ раз больше. ^[27]

По мнению Карла Сагана, тип I должен быть достигнут около 2100 года. ^[32]

Физик и футуролог Мичио Каку предположил, что если люди будут увеличивать потребление энергии в среднем на 3 процента в год, они могут достичь статуса типа I через 100–200 лет, статуса типа II — через несколько тысяч лет, а статуса типа III — через 100 000–1 миллион лет. ^[37]

Физик Фримен Дайсон подсчитал, что Тип I должен быть достигнут примерно через 200 лет, ^[38] в то время как Ричард Карриган подсчитал, что Земля находится всего в четырех десятых пути к Типу I по шкале Сагана. Если Тип I будет достигнут в ближайшее время (в 3000 году по Ричарду Уилсону ), ^[39] это будет сопровождаться глубокими социальными потрясениями, но также и значительным риском самоуничтожения. ^[39]

По мнению Пера Калиссендорфа, потребление энергии не может быть основным параметром для объяснения перехода от одного типа к другому. Цивилизации должны иметь средства для поддержания темпов своего роста, несмотря на климатические условия и крупные стихийные бедствия, даже в космических масштабах. Цивилизация, движущаяся к Типу II, должна была освоить космические путешествия , межпланетную связь , звездную инженерию и климат . Она также должна была разработать планетарную систему связи, такую ​​как Интернет . ^[18] Для Мичио Каку единственной серьезной угрозой для цивилизации Типа II был бы взрыв близлежащей сверхновой , в то время как ни одна известная космическая катастрофа не была бы способна уничтожить цивилизацию Типа III. ^[2]

По словам Филиппа Т. Метцгера , человечество достигло Типа I, но столкнулось с энергетической проблемой. В своей статье 2011 года « Способ природы сделать смелые космические проекты жизнеспособными » он утверждает, что невозобновляемые источники энергии Земли почти исчерпаны; природный газ будет исчерпан к 2020–2030 годам, уголь к 2035 году, уран к 2056 году, в то время как добыча нефти достигла пика в 2006–2008 годах. ^[40] Ядерная энергия не может полностью удовлетворить мировые потребности в энергии (она составляла всего 6% в 2011 году). Кроме того, возобновляемая энергия не может удовлетворить растущий спрос на энергию. Большинство минералов, используемых людьми, находятся под угрозой исчезновения; 11 минералов уже классифицированы как прошедшие пик своего производства. По мнению Метцгера, человечество должно поэтому предпринять «100-летний проект», направленный на создание космического корабля («100 Year Starship»), способного получить доступ к огромным энергетическим ресурсам Солнечной системы . ^[40] Для Метцгера даже вероятно, что если бы инопланетяне жаждали энергетических ресурсов нашей Солнечной системы, они бы искали их не на Земле, а на различных астероидах и планетоидах . Робототехника — единственный способ получить доступ к такому количеству рассеянных ресурсов, и человечеству следует приступить ко второму долгосрочному проекту, который Метцгер называет «роботосферой», который начнется с энергетической эксплуатации Луны ( оценивается в 2,3 × 10 ¹³ Дж / год). Этот первый шаг позволит достичь Типа II за 53 года. Затем роботосфера ( самовоспроизводящиеся и самообучающиеся автоматизированные зонды) распространится на остальную часть Солнечной системы. Текущие достижения в области искусственного интеллекта предполагают, что основы роботосферы могут быть достигнуты в начале следующего столетия, начиная с 2100 года. Метцгер видит восемь преимуществ для человечества в создании 100-летнего звездолета, включая нулевые затраты на запуск, поскольку космический корабль будет построен в космосе роботами, которые могут сделать это с минимальной помощью человека (что радикально сократит производственные затраты), создание экономики всей Солнечной системы и использование ресурсов небесных объектов и, возможно, их терраформирование . ^[40]

Виорел Бадеску и Ричард Б. Кэткарт изучали возможность того, что цивилизация II типа могла бы использовать устройство радиусом 450 миллионов километров для направления солнечного излучения и, таким образом, иметь возможность придать своей звезде кинетическое движение, которое отклонит ее от обычной траектории примерно на 35–40 парсеков ^[41] , что позволит ей, среди прочего, захватывать свою энергию и перемещаться по галактике. ^{[42] [41]}

По мнению Клода Семая, «цивилизация II типа может быть обнаружена на больших расстояниях (по так называемой «астротехнической утечке»), ^{[ требуется проверка ]} при условии, что она не расположена в слишком удаленной от нас области галактики или не занимает место, скрытое от нас облаками газа или пыли». ^[43]

Цивилизация типа III должна быть обнаружена из-за большого количества излучения, захваченного в масштабах всей галактики. Калиссендорф предлагает использовать 75% от общего света, излучаемого галактикой, чтобы определить, что цивилизация типа III использует много сфер Дайсона . Если только три или четыре из этих сфер занимают галактику, это не обязательно означает, что цивилизация достигла типа III, и она все еще может находиться в процессе перехода; ^[18] однако такие цивилизации могут оставаться вне досягаемости нашего понимания и инструментов. Саган считает, что ближайшая цивилизация типа III находится на среднем расстоянии в 10 000 световых лет от нас, но что она не заинтересована в классических радиопередачах, будучи на другом технологическом уровне. Только небольшие, низкоуровневые цивилизации могли бы общаться с нами. ^[26]

Семей замечает, что «цивилизацию типа III не следует путать с тем, что писатели-фантасты называют « галактической империей », зная, что она может существовать только в том случае, если будут достигнуты межзвездные путешествия . Семей утверждает, что нет никаких доказательств того, что это когда-либо станет возможным. ^[43] Основываясь на расчетах Дайсона, Семей полагает, что такое путешествие займет три столетия, при среднем расстоянии между звездами около 7 световых лет. В целом, скорость фронта колонизации, которая колеблется от 4 × 10−4 ^до 5 × ¹⁰⁻³ световых лет в год, приведет к распространению человечества по всей галактике за период от 16 до 200 миллионов лет. ^[43] «Цивилизация типа III, таким образом «одомашнившая» свою галактику путем строительства большого количества сфер Дайсона, будет обнаруживаться на межгалактических расстояниях в несколько миллионов световых лет». ^[43]

По мнению В.И. Докучаева, цивилизация III типа теоретически могла бы жить внутри сверхмассивной черной дыры на стабильной периодической орбите, что сделало бы ее совершенно необнаружимой. ^[44]

Золтан Галантаи отмечает, что ни Кардашев, ни Саган не думали расширять масштаб и определять Тип IV (который использовал бы энергию всей Вселенной). Они просто не представляли себе цивилизацию, способную манипулировать своей средой в максимально возможном масштабе (около 14 миллиардов парсеков ). ^[10] Концепция сверхцивилизации Типа IV приближается к божественным возможностям, позволяя создавать и путешествовать по альтернативным Вселенным собственной конструкции такой цивилизации, ^[10] хотя последняя возможность зарезервирована Карриганом для цивилизации Типа V. ^[24] Доля энергии, захваченная цивилизацией, способной питать себя от черной дыры, также может быть использована для классификации цивилизаций. ^[45]

По мнению Кардашева, наиболее важными параметрами, определяющими существование цивилизации, являются три: наличие очень мощных источников энергии, использование нестандартных технологий и передача значительных объемов информации различного рода через пространство. ^[46]

Классификация Кардашева основана на гипотезе о том, что развитая цивилизация использует значительную энергию, что подразумевает, что она должна быть фактически обнаружена на больших расстояниях, как резюмировал Золтан Галантай. ^[23] Для Кардашева предел потребления энергии цивилизацией изначально находится в области электромагнитного спектра от 10 ⁶ до 10 ⁸ Гц, что позволяет сделать два наблюдения, связанных с термодинамикой . Во-первых, вся потребляемая энергия неизбежно преобразуется в тепло. Во-вторых, эта энергия может рассеиваться только в виде излучения, рассеянного в пространстве. Эти два открытия являются столпами теории Кардашева о том, что космические объекты с сильным излучением могут быть искусственными источниками. [ ^46] Он также рассматривал возможность обнаружения искусственного источника, подчеркивая спектральную линию водорода при его использовании для ядерного синтеза . ^[47]

Дютиль и Дюма рассматривают несколько физических ограничений для непрерывного производства энергии, таких как фотосинтез (около 10 ТВт ), климат (около 127 ТВт) и солнечный поток (174 000 ТВт). Единственный неисчерпаемый источник энергии, который может поддерживать цивилизацию в течение нескольких миллиардов лет, — это дейтерий (используется в ядерном синтезе ). ^[48] Устойчивость цивилизации должна, таким образом, включать «строгий контроль за эксплуатацией доступных ресурсов»; эта сложность в превышении энергетических ограничений может объяснить тот факт, что подавляющее большинство цивилизаций не в состоянии участвовать в проекте колонизации космоса. ^[48]

Астрофизик Макото Иноуэ и экономист Хиромицу Ёкоо исследовали возможность того, что цивилизация III типа могла бы извлекать энергию из сверхмассивной черной дыры (СМЧД). Захваченная энергия могла бы удовлетворить чрезвычайные потребности цивилизации, которой требуется около 4 × 10 ⁴⁴ эрг/с. ^[45] Энергия будет улавливаться в форме излучения, испускаемого материей, устремляющейся в звезду, с помощью коллекторов, расположенных внутри аккреционного диска . Эти коллекторы похожи на сферы Дайсона. Избыток, а также отходы цивилизации будут перенаправлены в черную дыру. Часть этой энергии, направленная в виде мощного луча , могла бы быть полезна для космических путешествий. Галактический клуб цивилизаций мог бы передавать энергию через сети внутри галактики. В различных центральных электростанциях, составляющих сеть, передача энергии периодически переключается между передатчиком и приемником в соответствии с галактическим вращением. Чтобы быть эффективной, эта сеть должна быть расположена в центре галактики. ^[45]

Этот параметр является одним из самых необнаружимых во Вселенной из-за того, что структуры твердой материи находятся при низких температурах и испускают слабое излучение. Их светимость, которую трудно наблюдать, также делает невозможным наблюдение за ними с помощью телескопов. Аналогично, мы не можем обнаружить их по их гравитационным эффектам . ^[46] С другой стороны, их существование может быть обнаружено путем анализа длин волн от 8 до 13 микрон, что соответствует температуре поверхности 300 К. Таким образом, гипотетическая сфера Дайсона может быть обнаружена, ^[24] при условии, что наблюдение производится из космоса. Локально, значительное падение светимости, которое возникло бы в результате гигантской сферы Дайсона (или «пузыря Ферми»), позволило бы обнаружить цивилизацию типа III. ^[24]

Мегаструктура , подобная сфере Дайсона, может быть результатом технологии, основанной на самовоспроизводящихся зондах , как те, которые представлял себе фон Нейман . Цивилизация типа III действительно имела бы средства для рассеивания значительного количества этих сфер по всей галактике, что имело бы эффект ослабления света, излучаемого галактикой. ^[18] Каку также считает это наиболее эффективным методом колонизации космоса. Например, галактика диаметром 100 000 световых лет была бы исследована за полмиллиона лет. ^[2] Пол Дэвис предположил, что цивилизация могла бы колонизировать галактику, рассеивая миниатюрные зонды, не больше ладони, с помощью нанотехнологий . Этот тезис реалистичен, объясняет он, потому что очевидно, что технология становится все более миниатюрной и пропорционально менее дорогой. ^[2]

Мегаструктуры типа II было бы легче обнаружить. Это было бы в случае сферы Дайсона, используемой в качестве « звездного двигателя », ^[49], а также вклада тяжелых элементов. ^[24] Аналогично, «двигатели Шкадова», которые создавали бы боковую тягу в 4,4 парсека на своей звезде, отражая солнечное излучение через структуру, сделанную из зеркал, были бы наблюдаемыми объектами. Это устройство нарушило бы симметрию солнечного излучения и противодействовало бы гравитационным силам , позволяя цивилизации типа II перемещать свою родную солнечную систему в космосе. ^{[50] [49]} Дрейк и Шкловски также рассматривали возможность «засевания» звезды (звездное засаливание) путем искусственного добавления чрезвычайно редких элементов, таких как технеций или прометий . Такое вмешательство в состав звезды было бы обнаруживаемым. ^[24]

Все еще возможно, что человечество может обнаружить следы потерянных цивилизаций типа I, II или III. Поиск материальных следов таких цивилизаций (например, сфер Дайсона или звездных двигателей), «интересная альтернатива» традиционной программе SETI, закладывает основу для « космической археологии » по словам Ричарда А. Карригана. Попытки обнаружить маркеры разума в атмосферах экзопланет (такие как фреон , кислород или даже озон , остатки биотической активности согласно исследованиям Джеймса Лавлока ) ^[24] являются одним из самых многообещающих направлений. Цивилизация, наблюдающая за смертью своей звезды ( например, как красный гигант ), могла бы попытаться продлить свое существование с помощью мегаструктур, которые должны быть обнаруживаемы. ^[24] Возможными следами могут быть ядерные остатки, которые следует искать в спектральных типах от A5 до F2 по мнению Уитмайра и Райта. ^[51] Это также может быть изменение изотопного соотношения из-за звездного двигателя или необычной спектральной модуляции в составе звезды. ^[24]

По словам Кардашева, передачи внеземной цивилизации (то, что ищет SERENDIP ) можно разделить на два типа. С одной стороны, может быть обмен информацией между высокоразвитыми цивилизациями или цивилизациями на схожих стадиях эволюции. С другой стороны, передача информации может быть направлена ​​на повышение уровня других менее развитых цивилизаций. Если сверхцивилизации действительно существуют, передачи первого типа должны оставаться недоступными для нашего наблюдения, поскольку они должны быть однонаправленными и не быть направленными в сторону Солнечной системы . Наоборот, передачи второго типа должны легко обнаруживаться нашими прослушивающими устройствами. ^[46] Сигнал искусственного происхождения должен содержать более 10 и менее 100 бит . Последние будут двух типов: переходные и стабильные. Несколько критериев позволяют нам отличить сигнал искусственного происхождения от других. Во-первых, оптимальной областью спектра для размещения искусственных сигналов является та, где температура космического микроволнового фона самая низкая. ^[46] Во-вторых, искусственные источники должны иметь минимальный угловой размер. Наконец, наличие подозрительных данных в других областях спектра (таких как круговая поляризация , радио- и оптические частоты, ^[52] или рентгеновское излучение ) может подтвердить, что это интеллектуальная передача. Два источника среди изученных имеют параметры, близкие к ожидаемым: 1934-63 и 3C 273B . ^[46]

Для Л. М. Гиндилиса существует два критерия для того, чтобы сигнал можно было назвать искусственным: один связан с искусственной природой источника, а другой связан с определенным излучением, намеренно разработанным для обеспечения связи и облегчения обнаружения. ^[53] Только цивилизации II или III типа могут общаться, используя изотропные передачи, которые позволяют осуществлять всенаправленный прием. В диапазоне 1 МГц (который требует около 10 ²⁴ Вт) обнаружение сигналов от цивилизации II типа возможно на расстоянии до 1000 световых лет , в то время как сигналы от цивилизации III типа обнаруживаются практически во всей наблюдаемой Вселенной . ^[53] Однако создание всенаправленного передатчика, достаточно мощного для передачи в диапазоне 1000 световых лет, заняло бы несколько миллионов лет. По словам В. С. Троицкого, требуемая энергия и ограничения в ее производстве были бы двумя препятствиями для завершения этого проекта в разумные сроки. ^[54]

Для Золтана Галантаи мы не смогли бы отличить разумный внеземной сигнал от сигнала естественного происхождения. Поэтому он не верит, что цивилизации типа II, III или даже IV могут быть обнаружены. Даже если человечество достигнет типа IV, оно не сможет обнаружить другую сверхцивилизацию аналогичного уровня, и мы будем считать их изменения во вселенной результатом естественных причин. Таким образом, во вселенной может быть много цивилизаций типа IV, но ни одна из них не сможет обнаружить другие. Более того, размеры вселенной делают эти сверхцивилизации подобными островам, далеким от других, которые Дайсон определяет как « Вселенную Кэрролла ». ^[10]

Для Александра Л. Зайцева радиопередача межзвездных сообщений (IRM) является наиболее вероятным методом, используемым цивилизациями. Планетарные радиотелескопы и те, что установлены на астероидах, позволили бы прослушивать множество сообщений, которые могли бы быть отправлены нам. ^[55] В 2007 году программа SETI проанализировала единственные телевизионные частоты, отправленные цивилизацией типа 0, отмечает Мичио Каку . Таким образом, наша галактика может иметь сообщения от цивилизаций типа II и III, но наши прослушивающие устройства могут обнаруживать только сообщения типа 0. ^[2]

С 1962 года Кардашёв был членом исследовательской группы SETI в Астрономическом институте имени П. К. Штернберга в Москве. В 1964 году он организовал первую советскую конференцию о возможности существования внеземных цивилизаций, которая прошла в Бюраканской астрофизической обсерватории в Армении . ^[56] Эта национальная конференция была проведена в ответ на американский семинар, известный как конференция Грин-Бэнк 1961 года, которая прошла в обсерватории Грин-Бэнк в США. ^[57] Она объединила радиоастрономов с целью «нахождения рациональных технических и лингвистических решений проблемы связи с внеземной цивилизацией, которая более развита, чем земная цивилизация». Кардашёв представил свою классификацию, а Троицкий объявил о возможности обнаружения сигналов из других галактик. ^[58]

По мнению Кардашева, «в течение следующих 5–10 лет будут обнаружены и изучены все источники излучения с наибольшим наблюдаемым потоком во всех областях электромагнитного спектра », чувствительность прослушивающих устройств действительно достигла своих технических пределов. По его словам, будет известен весь электромагнитный спектр и, следовательно, список объектов, которые могут быть искусственными источниками, может быть расширен. Поиск искусственных сигналов тогда должен будет сосредоточиться на объектах максимальной светимости или излучения, принадлежащих определенной области спектра, но также на объектах значительной массы и на тех, которые представляют собой сущность материи во Вселенной. Еще в 1971 году Кардашев считал, что это наблюдение требует подготовки плана прослушивания и анализа, который позволит добиться успеха в поиске внеземных цивилизаций. Тогда человечество сможет решить « главную дилемму », как ее сформулировал Энрико Ферми . ^[46] Эта дилемма, по мнению советского астронома, безусловно, связана с нашим недостатком информации и знаний. ^{[46] [59]}

Кардашев считает, что исследовательский проект, подобный Ozma, не способен обнаружить цивилизацию I типа (идея, также выдвинутая Капланом в 1971 году), ^[60] и что SETI вместо этого должен сосредоточиться на поиске интенсивных радиосигналов, которые могут исходить от активных цивилизаций II или III типа. ^[23] Чтобы доказать эффективность этого подхода, Кардашев обратил свое внимание на два радиоисточника, обнаруженных Калифорнийским технологическим институтом , названных CTA-21 и CTA-102 . Впоследствии Геннадий Борисович Шоломицкий затем использовал российскую астрономическую исследовательскую станцию ​​для изучения данных с CTA-102. ^[57] Он обнаружил, что этот радиоисточник характеризуется своей изменчивостью. Затем Кардашев посчитал, что это может быть признаком искусственного источника излучения, хотя и довольно короткого срока службы. ^[56]

Знания об этих гипотетических сверхцивилизациях должны вписываться в широкий спектр физических законов , которые содержат всю полноту наших современных знаний, поскольку технические и научные разработки человечества можно рассматривать как неизбежный и необходимый этап в процессе эволюции цивилизации . Основываясь на этом принципе, Кардашев предлагает определить несколько понятий, применимых к внеземным цивилизациям. ^[46] Физические законы, которые являются универсальными, могут быть использованы в качестве общей основы для понимания других цивилизаций и, в частности, позволяют нам разрабатывать объективную исследовательскую программу. ^[46] Мичио Каку также считает, что эволюция цивилизаций подчиняется «железным законам физики» и, в частности, законам термодинамики , законам стабильной материи ( барионной материи ) и законам планетарной эволюции (вероятности возникновения природных или космических катастроф). ^[2] Антропный принцип также позволяет предсказать социологические характеристики, лежащие в основе любой цивилизации. ^[61]

Однако эти универсальные законы — не единственные параметры, которые следует учитывать. Золтан Галантай объясняет, что «невозможно рассчитать будущее Вселенной на протяжении длительных периодов времени, не включая эффекты жизни и интеллекта», позиция, близкая позиции Фримена Дайсона . ^[19] Принимая во внимание эти два явления, универсальные физические законы и интеллект, возникающий из жизни, Галантай определяет «физическую эсхатологию », как говорит Галантай. Этот подход начался в 1970-х годах с работы Кардашева, а затем физическая эсхатология постепенно заинтересовала ряд ученых и мыслителей, отмечает Дайсон. ^[19]

Наблюдение за развитием живых организмов показывает, что им свойственна тенденция хранить максимальное количество информации , как об окружающей среде, так и о себе. Эта информация затем приводит к абстрактному анализу, который играет важную роль в развитии форм жизни. Таким образом, Кардашев определяет цивилизацию с функциональной точки зрения как «состояние очень стабильной материи, способной приобретать, абстрактно анализировать и применять информацию с целью извлечения данных об окружающей среде и о себе, с целью выработки реакций выживания». ^[46] Однако это функциональное определение цивилизации подразумевает, что она не может иметь цели или конца, поскольку основана на принципе накопления все большей и большей информации. Принимая категории фон Хорнера, Кардашев видит четыре возможных сценария развития цивилизаций:

1. Полное уничтожение жизни.
2. Уничтожение только разумной жизни.
3. Вырождение.
4. Потеря интереса.

Однако он отказывается рассматривать их как неизбежные концы. Но предположение о том, что единственным ограничением развития цивилизации может быть существование конечного количества информации во всех областях, также ложно, поскольку крайне маловероятно, что информация во Вселенной бесконечна. ^[46] Учитывая эти две гипотезы , Кардашев утверждает, что универсальной цивилизации (сверхцивилизации) не существует, поскольку высокоразвитые цивилизации теряют интерес к исследованию космоса. В любом случае, и несмотря на проблему конца цивилизаций, он приходит к выводу, в свете своего функционального определения развитой цивилизации, что последняя должна использовать массу и энергию в фантастических масштабах. По его словам, нет причин отвергать гипотезу о том, что расширение Вселенной не будет результатом разумной деятельности сверхцивилизации. ^[46]

Кардашев задает следующий вопрос: «Можно ли описать развитие цивилизации в общих чертах за большие космологические периоды?» Сейчас многие фундаментальные параметры, характеризующие развитие цивилизации на Земле, растут экспоненциально . В области энергетики астроном Дон Голдсмит подсчитал, что Земля получает около одной миллиардной части энергии Солнца, а люди используют около одной миллионной ее части. ^[2] Таким образом, мы потребляем около одной миллионной миллиардной части всей энергии Солнца. Поскольку расширение человечества происходит экспоненциально, мы можем определить, сколько времени потребуется человечеству, чтобы перейти от типа II к типу III по Мичио Каку . [ ^2] Таким образом, скорость развития нашего собственного мира остается единственным критерием для экстраполяции состояния цивилизаций, более древних, чем человечество. ^[46] То же самое верно для социальных ценностей и основных потребностей по Ашкенази. ^[62] Таким образом, время удвоения технических знаний составляет около десяти лет, а удвоения выработки энергии, доступных запасов и населения — около 25 лет. Тогда возможны два сценария: пространственное расширение или энергетическая стагнация, причем последний возможен только в течение 125 лет, согласно Кардашеву, использующему следующее соотношение :${\displaystyle \альфа =1,04}$

$${\displaystyle t={\frac {\log \left(P/P_{o}\right)}{\log \alpha }}}$$

где - число лет, - параметр, который ежегодно увеличивается как функция и в соответствии с и - темп роста.${\displaystyle т}$${\displaystyle P}$${\displaystyle P_{o}}$${\displaystyle т}$${\displaystyle P=P_{o}\альфа ^{t}}$${\displaystyle \альфа}$

Если , то потребление энергии человечеством превысит падающую солнечную мощность (1742 × 10 ¹⁷ Вт ) через 240 лет, полную мощность Солнца ( 3826 × 10 ²⁶ Вт ) через 800 лет и Галактику (7,29 × 10 ³⁶ Вт ) через 1500 лет. ^{[примечание 1] [46]} Основываясь на этом расчете, Цукерман оценивает количество цивилизаций, которые могли бы существовать в нашей галактике , в 10 000. ^[63] Кардашев приходит к выводу, что текущий экспоненциальный рост является переходной фазой в развитии цивилизации, и что он неизбежно ограничен естественными факторами. Фактически, он считает, что требуемая масса и энергия будут продолжать расти экспоненциально еще 1000 лет. ^[46] Таким образом, цивилизация определяется экспоненциальной скоростью роста. Человечество как модель для размышлений о развитии внеземных цивилизаций имеет свои ограничения, которые можно по-настоящему преодолеть с помощью междисциплинарного подхода, согласно работе Кэтрин Деннинг. ^[64]${\displaystyle \альфа =1,04}$

В 1963 году Николай Кардашёв и Геннадий Борисович Шоломицкий изучали радиоисточник CTA 102 на частоте 920 МГц с Крымской космической станции дальнего действия , ища признаки цивилизации III типа. ^[65] CTA 102 был обнаружен Шоломицким годом ранее, и Кардашёв быстро увидел в нём возможный искусственный источник для изучения с целью подтверждения своей классификации. Наблюдение продолжалось до февраля 1965 года, и 12 апреля Шоломицкий объявил прессе (через российское ИТАР-ТАСС ), что советские астрономы обнаружили сигнал, который может иметь внеземное происхождение. 14 апреля он дал конференцию в Москве, где повторил своё заявление; но к ноябрю 1964 года два американских астронома идентифицировали CTA 102 как квазар , и их публикация окончательно закрыла «дело CTA 102». ^[66] Именно изучение этого источника привело к проведению Бюраканской конференции в 1964 году. ^[67]

В 1975 и 1976 годах американские астрономы Фрэнк Дрейк и Карл Саган искали в Аресибо признаки цивилизаций II типа в четырех галактиках Местной группы : M33 , M49 , Leo I и Leo II . ^{[68] [69]} Годом ранее эти двое мужчин отправили первое сообщение человечества в M13 . ^[70] Результаты были опубликованы под заголовком «Поиск внеземного разума» в журнале Scientific American в мае 1975 года . ^[71]

В 1976 году Кардашев, Троицкий и Гиндилис использовали радиотелескоп РАТАН-600 на Северном Кавказе для поиска сигналов от цивилизаций II или III типа в Млечном Пути и других близлежащих галактиках. ^[69] Радиотелескоп был построен в 1966 году под руководством Гиндилиса для прослушивания в сантиметровом диапазоне волн. ^[67]

В 1987 году Тартер , Кардашев и Слыш использовали VLA для обнаружения возможных инфракрасных источников вблизи галактического центра из каталога телескопа IRAS . Все трое искали доказательства существования гипотетических сфер Дайсона . Объекты оказались звездами типа OH / IR . ^{[69] [72]}

Небольшой поиск возможных источников типа III был проведен Джеймсом Аннисом в 1999 году и опубликован в журнале Британского межпланетного общества под названием «Установление предела для звездных цивилизаций типа Кардашева III». ^[73] Астрофизик из Фермилаба (США), Аннис изучил выборку из 31 галактики, как спиральных , так и эллиптических , используя диаграмму Талли-Фишера , в которой абсолютная величина является функцией скорости вращения галактик. Аннис предположил, что 75% наименее ярких объектов (т. е. те, у которых абсолютная величина уменьшилась на 1,5 по сравнению с диаграммой) можно рассматривать как возможные кандидаты. Однако ни один объект с такой характеристикой не наблюдался в его обзоре. ^{[18] [43]} С другой стороны, Аннис использует имеющиеся астрономические данные для оценки вероятности того, что может существовать цивилизация типа III. Он показывает, что среднее время, которое могло бы позволить возникнуть такой цивилизации, составляет 300 миллиардов лет, поэтому ни одна из них не может существовать в нашей нынешней Вселенной. ^[74]

Пер Калиссендорф провел исследование выборки спиральных галактик из двух баз данных: 4861 из Spiral Field I-band (каталог SFI++, составленный Спрингобом и др. в 2005 году) и 95 из каталога Рейеса и др. в 2011 году. ^[18] Была использована та же процедура, что и в Annis, но выборка использованных галактик в 80 раз больше, чем та, что использовалась в исследовании Annis. ^[18] Некоторые источники были классифицированы как «однобокие»: они кажутся асимметричными по форме, что означает, что одна сторона галактического диска более массивна и менее ярка, чем другая. Эта характеристика, по словам Калиссендорфа, может быть указанием на то, что галактика является домом для цивилизации, которая разместила сферы Дайсона в своей основной части. Это можно объяснить тем фактом, что колонизация начинается с одной стороны галактического диска, из-за чего он кажется темнее и заставляет удаленного наблюдателя полагать, что ядро ​​переместилось на ту же сторону. ^[18] С другой стороны, галактика, содержащая сферы Дайсона, должна характеризоваться значительным источником дальнего инфракрасного излучения. ^[18] Фактом остается то, что цивилизация типа III может потреблять энергию через сферу Дайсона, не окружая звезду. Действительно, такие мегаструктуры могут также извлекать энергию из черной дыры , согласно исследованию Иноуэ и Йоку (2011). Однако такая структура не уменьшит светимость наблюдаемой галактики. ^[18] Исследование Калиссендорфа приходит к выводу, что 11 из проанализированных источников (из каталога из 2411 галактик, или 0,46%) показывают возможные доказательства цивилизации типа III. Поиск объектов, которые затемняют 90% света, оставляет только один источник, который соответствует критериям. ^[18] Эти положительные источники показывают низкое красное смещение (поэтому они старые, около 100 миллионов лет), что согласуется с возможными цивилизациями типа III, которые могли процветать только в раннем прошлом. ^[18] Чтобы иметь больше шансов обнаружить искусственные источники типа III, Калиссендорф предлагает делать несколько фотографий подряд, достаточно быстро, чтобы зафиксировать движение турбулентности в атмосфере, применяя различные фотометрические фильтры и высматривая темные области (случай сферы Дайсона, собираемой цивилизацией типа II), или анализируя инфракрасный спектр галактик. Следует изучить гораздо большую выборку объектов. ^[18]

В 2015 году исследование галактических излучений в среднем инфракрасном диапазоне пришло к выводу, что «цивилизации типа Кардашева III либо очень редки, либо не существуют в локальной Вселенной ». ^[75]

В 2016 году Пол Гилстер, автор сайта Centauri Dreams, описал сигнал, по-видимому, исходящий от звезды HD 164595 , как требующий мощности цивилизации Типа I или Типа II, если он был произведен внеземными формами жизни. ^[76] Однако в августе 2016 года было обнаружено, что источником сигнала, скорее всего, был военный спутник, вращающийся вокруг Земли. ^[77]

По мнению Кардашева, наше невежество относительно физических возможностей связи через космос велико. ^[46] Мы знаем лишь ничтожно малую часть электромагнитного спектра и, следовательно, существующих источников информации во Вселенной. ^[46] Таким образом, из 89% информации, которой нам не хватает, 42% касается диапазона от 10 ⁹ до 10 ¹⁴ Гц (сантиметровые, миллиметровые, субмиллиметровые и инфракрасные волны) и 25% касается диапазона от 10 ¹⁵ до 10 ¹⁸ Гц (ультрафиолетовое излучение и рентгеновские лучи). ^[46] Кардашев выделяет две категории областей прослушивания: объекты, излучающие в широком спектре частот, и объекты, излучающие наоборот в узкой спектральной линии , причем вторая категория ставит гораздо больше теоретических проблем, чем первая, при этом являясь центральной, как для астрофизики , так и для поиска внеземных цивилизаций. ^[46] Несмотря на достижения в астрофизике, доступной информации все еще недостаточно, чтобы доказать отсутствие сверхцивилизаций, основываясь на невозможности наблюдать признаки активности. Однако, из-за возможности того, что планетные системы намного старше нашей собственной, и учитывая, что космические объекты, такие как квазары, могут быть продуктами деятельности сверхцивилизаций, подробная программа прослушивания и поиска разумных признаков остается актуальной. Эта программа включает: ^[46]

• Мониторинг неба на волнах 3, 10, 30, 100 и 300 мкм, особенно на волнах 1, 3 и 10 мм, с целью выявления ста наиболее мощных источников среди наблюдаемых и на каждой частоте;
• Подробно изучить свойства квазаров и других необычных объектов;
• Поиск монохроматических аномалий среди наиболее мощных радиоисточников (например, линии гидроксильного излучения) в дециметровом диапазоне;
• Поиск периодических сигналов ( пульсаров ) межзвездного происхождения в том же диапазоне;
• Поиск монохроматических сигналов разных частот, всегда в одном и том же диапазоне.

По словам Кардашева, только радиоинтерферометр с базой порядка или больше диаметра Земли , размещенный в орбитальном пространстве, позволит прослушивать сантиметровые и дециметровые частоты. ^[46] После того, как набор необычных источников выбран, следующим шагом является поиск значимого содержания в излучениях от этих объектов. ^[46] В 1998 году Николай Кардашев, С.Ф. Лихачев и В.И. Журавлев предложили два космических проекта SETI для обнаружения искусственных источников: проект «Миллиметрон» (орбитальная обсерватория с зеркалом диаметром 10 метров) и оптический телескоп VLBI (для интерферометрического синтеза ультрафиолетовых, оптических и инфракрасных изображений). ^[78]

Для Самуила Ароновича Каплана «самым надежным критерием» остается малый угловой диаметр радиоисточника. Длина волны 21 см, привилегированная с 1959 года, согласно исследованию Коккони и Моррисона, не является единственной областью прослушивания. Каплан в 1971 году также упомянул радиообласть спектра, характеризуемую гидроксильным радикалом (ОН). Для Ливио средства обнаружения должны быть сосредоточены на шаровых скоплениях , областях, наиболее вероятно, чтобы укрывать планеты, похожие на Землю. ^[24]

По мнению Гильермо А. Лемаршана, внеземные цивилизации не должны использовать всенаправленный передатчик. Вместо этого они должны искать сигналы слабой информации, прерывистые и однонаправленные. Им, безусловно, понадобится использовать интерферометрию для проверки солнечных систем, где может появиться жизнь. С Земли можно было бы уловить такие сигналы на расстоянии до 35 + (t_f - 2000) / 2 , где t_f - дата наблюдения в годах, зная, что t_f ≥ 2000 . ^[20] Однако существует множество методов передачи межзвездного сообщения, начиная от бозонов и заканчивая частицами и даже античастицами . ^[22]

Искусственный источник, расположенный в аккреционном диске сверхмассивной черной дыры, не будет обнаружен лучами, используемыми для передачи собранной энергии. Фактически, вероятность обнаружения луча в один микрон дуговой секунды составляет менее 10 ⁻²³ . Более того, энергия, излучаемая черной дырой, не позволит обнаружить энергию, используемую цивилизацией типа III. С другой стороны, зеркальная система отражения излучения может быть обнаружена по тени, которую она отбрасывает на аккреционный диск. ^[45]

Цивилизация типа III, использующая « пузырь Ферми », может быть обнаружена по тому факту, что она уменьшает светимость области галактики. Инфракрасное наблюдение позволило бы выделить ее, особенно в эллиптических галактиках , предполагает Аннис. ^[24]

Квазар 3C 9 упоминается Кардашевым еще в 1971 году. ^[46] Изучение квазара 3C 273 показывает, что он имеет прочную структуру. Другие квазары ( 3C 279 , 3C 345 , 3C 84) обладают свойствами, близкими к ожидаемым от искусственного источника, тем более, что излучение мощное в промежуточной области спектра (между радио- и оптическими частотами). ^[46] Квазары являются потенциальными искусственными источниками, тем более, что их возраст соответствует техническим возможностям сверхцивилизаций. Радиоисточники в центре галактик также могут быть искусственными источниками, по словам Кардашева, даже если в 2013 году было доказано, что они являются сверхмассивными черными дырами. В 1971 году Кардашов считал, что объекты, которые, скорее всего, являются искусственными источниками, могут быть обнаружены в [тогдашние] ближайшие несколько лет. ^[46]

Необычайная периодичность излучений пульсара уже считалась искусственным источником в 1968 году Энтони Хьюишем , первооткрывателем первого пульсара ( CP 19019 ). Пресса того времени прозвала этот объект «LGM-1» (маленькие зеленые человечки) из-за неуклюжести Хьюиша, который не дождался необходимых проверок. Каплан в 1971 году исключил пульсар из списка объектов, которые могли быть источником искусственного происхождения. ^[60]

В 2011 году Джеймс и Доминик Бенфорд исследовали существующие возможности отличить пульсары от возможных искусственных источников, излучающих интеллектуальные сигналы, такие как: полоса пропускания (сигналы около 100 МГц могут быть искусственными), длина импульса (для снижения затрат импульс должен быть коротким) и частота (около 10 ГГц, также по экономическим причинам). Радиоисточник PSR J1928+15 (наблюдавшийся в 2005 году вблизи галактического диска на частоте 1,44 ГГц в Аресибо ) может иметь внеземное происхождение. Джеймс и Доминик Бенфорд рассматривают три сценария, в которых учитывается фактор стоимости. Если источник оптимизирован по стоимости, он принадлежит цивилизации Типа 0,35 (Земля относится к Типу 0,73). ^{[примечание 2]} Если он не оптимизирован по стоимости и работает с небольшой антенной, Тип равен 0,86. С большой антенной он будет из Типа 0,66. Используя этот метод соотношения затрат и эффективности, можно оценить, что источники низкой интенсивности могут быть наиболее распространенными, но также и наиболее трудными для наблюдения. ^[79]

Уильям И. Ньюман и Карл Саган считают, что рост потребления энергии сам по себе не может описать эволюцию цивилизаций; необходимо также учитывать рост населения , и в частности тот факт, что он может быть ограничен транспортной пропускной способностью межпланетных средств передвижения. Они приходят к выводу, что не может быть никаких древних цивилизаций галактических размеров, ни галактических империй, хотя возможность сетей колонизированных миров (примерно из 5-10 планет) велика. ^[80]

Шкала, предложенная Кардашевым, родилась в геополитическом контексте Холодной войны , в которой энергия имела высшую ценность. ^[27] По словам Гильермо А. Лемаршана, физика из Университета Буэнос-Айреса, против классификации Кардашева выдвигаются четыре аргумента: ^[20]

1. Всенаправленные передатчики дальнего действия будут очень энергозатратными. Использование направленных или прерывистых устройств, каждое из которых указывает в своем направлении, потребует гораздо меньше энергии. Поэтому цивилизации типа II или III могут быть определены чем-то иным, чем экспоненциальное потребление энергии.
2. Предположение об экспоненциальном потреблении энергии, безусловно, неверно, поскольку если проанализировать потребление энергии на душу населения на протяжении всей истории человечества, оно образует ряд логистических кривых с точкой насыщения для каждой технологической инновации. Поэтому более вероятны устойчивое состояние или ограниченный рост.
3. Согласно принципу посредственности , примененному к поиску внеземных цивилизаций Саганом и Шкловским в 1966 году на основе расчетов Джона Ричарда Готта , ^[81] цивилизации, более важные, чем наша, должны быть настолько редки, что у них не будет возможности доминировать и быть заметными.
4. Наконец, исследовательские и слушательские программы в Гарвардском университете и Буэнос-Айресе (Горовиц и Саган в 1993 году или Лемаршан и др. в 1997 году) не предоставили никаких научных доказательств существования искусственных источников ни в Млечном Пути, ни в соседних галактиках ( M33 , M81 , галактика Водоворот или Центавр А ), ни даже в скоплении Девы .

Для британского метеоролога Льюиса Фрая Ричардсона , автора статистического исследования смертности (опубликованного в Statistics of Deadly Quarrels , 1960), агрессивность человека не позволяет нам предсказать продолжительность жизни , которая позволит человечеству достичь более развитых стадий. Он оценивает, что насильственные импульсы человека разрушат социальный порядок в течение 1000 лет. Более того, человечество, вероятно, будет уничтожено оружием массового поражения в течение нескольких столетий максимум. ^[20]

Трансгуманисты Пол Хьюз и Джон Смарт объясняют отсутствие сигналов от цивилизации III типа двумя гипотезами: либо она самоуничтожилась, либо не пошла по траектории, описанной Кардашевым. ^[23] Рост потребления энергии должен привести к климатическому кризису, который Иван Дютиль и Стефан Дюма установили на уровне 1 Вт /м2 ^Земли или 127 ТВт для всей планеты . При темпах роста 2% в год индустриальная цивилизация должна прекратить рост довольно рано в своей истории (спустя несколько столетий). ^[48] Подводя итог, невозможность устойчивого обеспечения энергетическими ресурсами может объяснить отсутствие цивилизаций II и III типов. ^[48]

Для Золтана Галантаи невозможно представить себе проект цивилизации, охватывающий столетия (как сфера Дайсона ) или даже миллионы лет, если только не представить себе мысль и этику, отличные от наших, в пределах досягаемости древней цивилизации. Поэтому он предлагает классифицировать цивилизации в соответствии с их способностью осуществлять крупномасштабные цивилизационные проекты в долгосрочной перспективе. ^[23]

Наконец, для Фримена Дайсона общение и жизнь могут продолжаться вечно в открытой Вселенной с конечным количеством энергии; поэтому интеллект является единственным фундаментальным параметром для выживания цивилизации в очень долгосрочной перспективе, и тогда энергия больше не является тем, что ее определяет, тезис, который он развивает в своей статье «Время без конца: физика и биология в открытой Вселенной». ^[82]

• Масштабное применение термоядерной энергии : С точки зрения эквивалентности массы и энергии , тип I подразумевает преобразование около 2 кг материи в энергию в секунду. Эквивалентное выделение энергии теоретически может быть достигнуто путем синтеза около 280 кг водорода в гелий в секунду, ^[83] скорость примерно эквивалентна 8,9 × 10⁹  кг/год. Один кубический километр воды содержит около 10¹¹ кг водорода, а океаны  Землисодержат около 1,3 × 10⁹  кубических километров воды, что означает, что люди на Земле могли бы поддерживать такой уровень потребления в течение геологических временных масштабов с точки зрения доступного водорода.
• Антиматерия в больших количествах могла бы обеспечить механизм для производства энергии в масштабах, на несколько порядков превышающих современный уровень технологий. ^{[ требуется ссылка ]} При столкновениях антиматерии с материей вся остальная масса частиц преобразуется в лучистую энергию . Их плотность энергии (энергия, выделяемая на единицу массы) примерно на четыре порядка больше, чем при использовании ядерного деления , и примерно на два порядка больше, чем наилучший возможный выход при синтезе . ^[84] Реакция 1  кг антиматерии с 1 кг материи произведет 1,8 × 10¹⁷  Дж (180 петаджоулей ) энергии. ^[85] Хотя антиматерия иногда предлагается в качестве источника энергии, ^[86] это не кажется осуществимым. Искусственное производство антиматерии — согласно современному пониманию законов физики — включает в себя сначала преобразование энергии в массу, что не дает чистой энергии. Искусственно созданная антиматерия может использоваться только как носитель энергии, а не как источник энергии, если только будущие технологические разработки (вопреки сохранению барионного числа , такие как нарушение CP в пользу антиматерии) не позволят преобразовать обычную материю в антиматерию. Теоретически, люди могут быть способны выращивать и собирать ряд природных источников антиматерии в будущем. ^{[87] [88] [89]}
• Возобновляемая энергия путем преобразования солнечного света в электричество — либо напрямую через солнечные элементы и концентрированную солнечную энергию , либо косвенно через биотопливо , ветер и гидроэлектроэнергию : не существует известного способа для человеческой цивилизации использовать эквивалент всей поглощенной солнечной энергии Земли без полного покрытия поверхности искусственными структурами, что невозможно при современных технологиях. Однако, если цивилизация построит очень большие космические спутники солнечной энергии , уровни мощности Типа I могут стать достижимыми — они смогут преобразовывать солнечный свет в микроволновую энергию и направлять ее на коллекторы на Земле.

• Цивилизации II типа могли использовать те же методы, что и цивилизации I типа, но применять их к большему количеству планет во многих звездных системах.
• Сфера Дайсона или рой Дайсона и подобные конструкции — это гипотетические мегаструктуры , первоначально описанные Фрименом Дайсоном как система орбитальных спутников солнечной энергии, предназначенных для полного окружения звезды и захвата большей части или всей ее выходной энергии. ^[90]
• Другим способом получения полезной энергии было бы подача звездной массы в черную дыру и сбор фотонов, испускаемых аккреционным диском . ^{[91] [92]} Менее экзотическим способом было бы просто захватывать фотоны, уже покидающие аккреционный диск, тем самым уменьшая угловой момент черной дыры ; это известно как процесс Пенроуза . Однако это может быть возможно только для цивилизации III типа.
• Подъем звезд — это процесс, с помощью которого развитая цивилизация может контролируемым образом извлекать значительную часть материи звезд для других целей.
• Антиматерия , скорее всего, будет производиться как промышленный побочный продукт ряда мегамасштабных технологических процессов (таких как вышеупомянутый подъем звезд) и, следовательно, может быть переработана. ^{[ необходима цитата ]}
• В многозвездных системах с достаточно большим числом звезд: поглощение небольшой, но значимой доли излучения каждой отдельной звезды.
• Звездные двигатели можно использовать для перемещения звезд.

• Цивилизации типа III могут использовать те же методы, что и цивилизации типа II, но применять их индивидуально ко всем возможным звездам в одной или нескольких галактиках. ^[5]
• Они также могут использовать энергию, выделяемую сверхмассивными черными дырами, которые, как полагают, существуют в центре большинства галактик. ^[93]
• Белые дыры теоретически могли бы обеспечивать большие объемы энергии, собирая выбрасываемую наружу материю.
• Улавливание энергии гамма-всплесков — еще один теоретически возможный источник энергии для развитой цивилизации.
• Излучения квазаров сопоставимы с излучениями небольших активных галактик и могли бы стать мощным источником энергии, если бы их удалось собрать.

Существует множество исторических примеров того, как человеческая цивилизация претерпевала крупномасштабные переходы, такие как промышленная революция . Переходы между уровнями шкалы Кардашева потенциально могут представлять собой столь же драматические периоды социальных потрясений, поскольку они подразумевают превышение жестких ограничений ресурсов, доступных на существующей территории цивилизации. Распространенное предположение ^[94] заключается в том, что переход от типа 0 к типу I может нести в себе серьезный риск самоуничтожения, поскольку в некоторых сценариях не будет места для дальнейшего расширения на родной планете цивилизации, как в мальтузианской катастрофе .

Например, чрезмерное потребление энергии без адекватного отвода тепла может правдоподобно сделать планету приближающейся цивилизации типа I непригодной для биологии доминирующих форм жизни и их источников пищи. Если использовать Землю в качестве примера, температура океана выше 95 °F (35 °C) поставит под угрозу морскую жизнь и затруднит, если не сделает невозможным, охлаждение млекопитающих до температур, подходящих для их метаболизма . Конечно, эти теоретические рассуждения могут не стать проблемами, возможно, за счет применения будущей инженерии и технологий . Кроме того, к тому времени, когда цивилизация достигнет типа I, она может колонизировать другие планеты или основать колонии типа О'Нила , так что отработанное тепло может быть распределено по всей звездной системе.

Ограничения биологических форм жизни и эволюция компьютерных технологий могут привести к трансформации цивилизации посредством загрузки сознания и общего искусственного интеллекта в целом при переходе от Типа I к Типу II, что приведет к оцифрованной цивилизации .

• Цивилизации Кардашева
• Флэш-анимация на тему цивилизаций
• Что такое шкала Кардашева? от Universe Today .
• Описание типов цивилизаций от доктора Мичио Каку .
• Шкала Кардашева: классификация инопланетных цивилизаций по версии Space.com .
• Обнаруживаемость внеземной технологической деятельности
• Астробиология: Живая Вселенная на Wayback Machine (архив 2013-05-14)
• После Кардашева: Прощание со сверхцивилизациями на Wayback Machine (архив 2007-01-08)
• Экзотические цивилизации: за пределами Кардашева в Wayback Machine (архив 2009-02-20)
• Поиск цивилизаций типа III на Wayback Machine (архив 2015-05-25)
• Как выглядят инопланетные цивилизации? Шкала Кардашева на YouTube от Kurzgesagt , объясняющая и визуализирующая тему.
• Шкала Кардашева, общая картина космических цивилизаций , аудиоподкаст от SciFi Thoughts.