目前人类是0.728级文明,
核心提示: 卡尔达舍夫等级将能利用整个行星、恒星和星系能量的文明分别分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型文明。
目前人类是0.728级文明,按照以往的能量增长速率,我们大概能在2347年左右成为I型文明。
但是,盲目地利用能源可...
卡尔达舍夫等级将能利用整个行星、恒星和星系能量的文明分别分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型文明。
目前人类是0.728级文明,按照以往的能量增长速率,我们大概能在2347年左右成为I型文明。
但是,盲目地利用能源可能是个陷阱,野蛮发展带来的气候危机可能是宇宙所有文明的“大过滤器”,为了让人类文明长久发展,我们必须转换自己的能源结构。
在这种情况下,我们又将在何时成为I型文明呢?
撰文 | 王昱
审校 | 二七
一个文明的发展是多方面的,人口、经济、军事、文化、科技等都可以作为衡量文明等级的准绳。
但这些方面所代表的往往只是文明的冰山一角,并且难以量化对比。
对物理学家这群不想关注细节的“懒人”而言,整个文明的能耗便成了最方便的参数。
一方面,它反映了整个文明利用能源的能力,这与整个文明的人口、经济与技术实力息息相关;
另一方面,它又是一个非常具体的数字,可以量化分析。
这就是卡尔达舍夫等级(Kardashev Scale)诞生的逻辑。
苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫(Николай Кардашёв)在1964年提出了这个概念,他用能量级将文明分为3个等级:I型、Ⅱ型和Ⅲ型,这些文明分别可以利用一颗行星,一颗恒星和一个星系的能量。
I型文明是行星级文明。
这种文明可以充分利用宿主恒星(对人类而言,是太阳)传递到其母星(地球)上的能量,也能充分利用这颗行星自身包含的能量(化石能源、核能等),对应的能耗为10¹⁶W。
Ⅱ型文明是恒星级文明。
恒星主要通过发光的方式向外传递能量,太阳向外辐射能量的总功率为4×10²⁶W,Ⅱ型文明对应的能耗指标就为10²⁶W。
根据E=mc²计算,相当于每11秒,这个文明就能消耗掉西湖水总质量对应的能量。
为了收集这么多能源,Ⅱ型文明可能会建造一些能源巨构,比如戴森球。
戴森球上可能还有计算功能,为了充分利用能量,这样的结构甚至可能是多层的,一层戴森球的废热可以为下一层戴森球提供能量,形成俄罗斯套娃脑(matryoshka 1ain)。
Ⅱ型文明应该已经掌握了一些非常遥远的科幻级技术,比如正反物质湮灭引擎、制造小型黑洞等。
Ⅲ型文明是星系级文明。
银河系的总亮度为4×10³⁷W,考虑到整个星系实在太过庞大,只要整个文明的能耗达到银河系总亮度的2.5%,也就是10³⁶W,我们就能将它称为Ⅲ型文明。
对于这种级别的文明,或许连时空本身都能随意操控,它们或许能制造虫洞或超大质量黑洞。
这种文明的技术实力应该已经完全超出了我们的认知,我们应该无法想象他们拥有的技术。
卡尔达舍夫等级并不是离散、分立的,它其实可以通过一个对数公式表示。
如果一个文明的全部能源消耗为P,那么这个文明对应的卡尔达舍夫等级K可以表示为:
根据国际能源署的数据,2018年全球能源消费为14 281 889千吨油当量(能量单位,kTOE,kilo ton oil equivalent),大约为1.90×10¹³W。
再由上述公式计算可得,地球上的人类文明目前属于0.728级文明。
过去,人类能源消费大约是按照指数增长的——每年增长的能源消费制造了更多机器,能让我们在下一年消耗更多能源。
如果仅仅按照以往的增长率简单粗暴地进行拟合,就能发现我们大约能在2347年左右成为I型文明,在几千年后成为Ⅱ型文明,在几十万年后成为Ⅲ型文明。
能源的陷阱
不过,这只是一个很粗略的估计。
它只是根据过去人类能源增长率来估计未来,并没有考虑实际的限制,过于乐观。
而且,国际能源署所使用的这个单位让我们不由得想起一些不妙的事情——化石能源的环境威胁。
虽然只是用石油来等效,但是化石能源现在确确实实给整个地球的环境带来了很多危害。
正如美国生物学家艾德华·威尔森(Edward Osborne Wilson)曾说的:“人类真正面对的问题是:我们拥有旧石器时代的情感,中世纪的制度和宛若神明的技术。
”我们的文明也正在面临严峻的气候危机。
甚至有人认为,文明在向I型文明发展的过程就是一个“大过滤器”(Great Filter),增长的能源消费会带来剧烈的气候变化,从而导致文明灭亡。
因此,没有文明能达到更高的等级——这可能就是“费米悖论”的解释,也是还没有外星人和我们建立联系的原因。
现在,意识到气候危机的人类正在尝试限制自身的碳排放。
比如,我国就提出,到2030年全国二氧化碳排放量达到峰值;
到2060年非化石能源消费比重达到80%以上,全国实现碳中和。
而欧盟诸国和美国等发达国家则计划到2050年实现碳中和目标。
未来的几十年,人类整体的能源结构也许将面临巨大的转型。
在这种背景下,我们必须重新审视各种能源的变化,重新计算人类成为I型文明的时间。
最近,一个国际研究团队在预印本网站上公布了他们的研究结果,他们根据《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)的政策和建议,以及国际能源署(IEA)对未来几十年能源消耗的预测,开发了一个更详细的影响模型,估计人类在此框架下成为I型文明的时间。
他们的结论是,如果人类将主要能源转换为清洁能源,大概能在2371年左右成为I型文明。
转型的考验
模型显示,如果全球各国都履行自己的承诺,那么在2040年代,人类将会快速降低对化石能源的依赖。
到2050年左右,化石能源的消耗会迅速降低到相对很低的水平。
(a)、(b)、(c)分别为人类对煤炭、天然气和原油的消费,黑色为指数模型,红色为影响模型,蓝色为国际能源署历史数据。
图片来源:原论文
在化石能源快速衰减的同时,太阳能、风能、水力、地热等可再生能源将会基本维持指数发展模式,甚至会加速发展弥补减少化石能源带来的漏洞。
而还有一种不容忽视却颇受争议的能源——核能。
国际能源署表示:“从历史上看,核电一直是全球无碳电力的最大贡献者之一,并且具有帮助电力行业脱碳的巨大潜力。
”过去50年中,核能减少了550亿吨二氧化碳排放,几乎相当于人类2年二氧化碳排放的总和。
但在多数人心中,核电始终是可怕的存在。
1986年的切尔诺贝利核事故和2011年的福岛核事故让所有人都心有余悸,1986年后,全球核电增速减缓,2011年全球核电发电量甚至出现了明显的倒退。
就算核电是非常安全的能源,发展速度也不得不受此影响而放缓。
按照国际能源署安全数据表(Safety Data Sheet,SDS)的最理想估计,未来核电的年平均增长率大约为2.47%。
不同条件下的核能发展情况。
黑线为已有数据、红色虚线为不再建设新的核电站、蓝色虚线为只建设规划中的核电站、绿色虚线为按照国际能源署安全数据表规划、建设核电站。
图片来源:原论文
在这种限制下,可再生能源总量将达到核电的两倍左右。
在这样的估计下,全人类的能源消耗反而可能会在2030年左右下降,在2050年左右到达最低值。
这是能源转型的阵痛,但却是我们阻止全球变暖,不让人类陷入“大过滤器”的唯一办法。
之后,或许人类的能源消费能回归指数级别增长,在用20~30年完成能源转型的情况下,在2371年左右,我们或许能就能安全地成为I型文明。
虽然卡尔达舍夫等级是个非常直截了当的限制,但它只是故事的一半。
我们固然需要大量能源,但能源的使用效率同样重要。
在倡导绿色节能的今天,越来越多低能耗的技术被开发了出来,用更少的能源,实现同样、甚至更好的效果。
或许,只有当我们不需要仅仅依靠支配的能源来评判文明的标准时,我们的文明才能得到真正的进步。
历史上,有伟人曾慷慨激昂地提出上九天揽月,下五洋捉鳖的豪言壮语,而今天,这些看似不可能的愿望,竟已化为现实,触手可及。
自古以来,飞翔一直是人类心中的幻想。
可以想象,古人绝对无法想象,他们的后代竟能轻而易举地翱翔于蔚蓝的天空之上。
庄子在《逍遥游》中就表达过对天空的疑惑与向往,他甚至描绘了能够扶摇直上的大鸟。
我国古代的神话故事,也充满了与天空相关的想象,比如女娲补天、嫦娥奔月等。
而四大名著之一的《红楼梦》中,贾宝玉的前身据说就是女娲补天所剩的石头。
由此可见,天空对古人有着无比的吸引力。
他们渴望一窥天上的奥秘,想要看看那遥不可及的神仙是否真的存在。
现代飞机的概念最初来源于莱特兄弟,他们通过无数次试验和改进,才让飞行技术不断完善。
如今,人们可以乘坐飞机去往世界的任何角落,大幅缩短出行时间,也让人与人之间的距离变得近在咫尺。
然而,在昆仑山的某个隐秘山洞里,考古学家竟意外发现了史前飞机的踪迹。
这不禁让人怀疑,史前文明是否真的存在? 昆仑山历来被称作万山之祖,无数神话故事与它息息相关,许多神仙也传说在此羽化成仙。
它独特的地理位置,加上神话传说的加持,使昆仑山笼罩着浓厚的神秘色彩,吸引无数人渴望亲眼一见它的真容。
作为西部山区的主干山脉,昆仑山本应具备极高的考古价值,但早年间鲜有专家涉足。
原因一方面是条件艰苦,另一方面则是它本身的神秘感令人生畏。
直到上世纪九十年代,国家才派遣考古队伍对昆仑山进行系统勘测,这次探险的成果令所有人震惊不已。
考古专家在山中发现了大量被遗弃的工具、箭头和项链,这些遗物都是上万年前古人类遗留下来的痕迹。
昆仑山一带似乎早在几万年前就有人类生活,并且分布范围之广令人惊叹。
随后,专家们在山洞中发现了年代久远的岩画,大多数描绘的是骏马、鹿群、羊群等小动物。
乍一看似乎普通,但让人震惊的是,其中竟出现了一幅现代飞机的图案。
这幅飞机与莱特兄弟的设计惊人相似,让人不禁怀疑:远古时期的人们,是否已在脑海中孕育出飞机的概念? 许多人认为,华夏民族的起源与昆仑山密切相关,就连赫赫有名的黄帝,也被传说是从昆仑山走出的伟人。
此外,诸如西王母这样的神话人物,也据说曾在昆仑山修炼成仙。
《山海经》《西游记》中均有关于西王母的记载,虽属于文学创作,但足见昆仑山在人们心中的神秘与重要。
从昆仑山发现的遗迹来看,数千年前确有古人类在此繁衍生息。
然而岩画中所谓的飞机,也许只是偶然现象,也可能是其他动物图案经过岁月侵蚀而形成的错觉。
无论如何,古人的智慧仍让人深深叹服。
关于昆仑山的传说众多,它的神秘不仅令人向往,也让人感到些许恐惧。
文学作品中,昆仑山常被描绘为神秘而诡异的背景,塑造了许多令人毛骨悚然的故事。
昆仑山地狱门便是其中一个令人忌惮的存在。
长期在此放牧的牧民,从未靠近此地,即便羊群饥饿,他们也绝不会让羊群进入地狱门。
传闻中,这里曾发生过诸多离奇事件,令人心生畏惧。
经过专家研究,发现地狱门的磁场异常,才解释了那些不可思议的现象。
简单的科学解释未能完全消解人们的恐惧,而昆仑山中还存在许多暗河,如果不熟悉地形贸然进入,极有可能陷入险境。
正是这种神秘与未知,让昆仑山既令人敬畏,也让人心怀敬意。
若有人计划前往探险或游玩,务必事先了解地形,以免遭遇危险。
这猴子进了屋后,倒也没一上来就干坏事,它先是轻轻地抚摸婴儿,还陪着婴儿玩耍,看起来还挺“温柔”。
可要是有人想靠近把孩子救下来,那可就捅了马蜂窝了。
这猴子立马变得凶狠起来,会直接扑过去攻击那些试图救孩子的人,不少人还被它给咬伤了。
大家一时间都没了办法,只能干着急。
好在后来有个人灵机一动,拿出手机在那摆弄,猴子一下子就被手机吸引了注意力,眼睛直勾勾地盯着手机看。
就在这猴子分神的当口,其他人赶紧冲过去,把婴儿从猴子手里救了出来。
后来当地人分析,可能是这只猴子的幼崽几天前夭折了,它心里难受,看到这个婴儿,就把婴儿误当成自己的孩子了,这才干出这么一件让人哭笑不得又惊险万分的事儿。