Sunday Science: Как измерить мощь внеземной цивилизации

Человечеству все еще предстоит совершить первый контакт с внеземной цивилизацией... если конечно такая существует – и она должна быть – просто пока у нас нет даже смутного представления, что именно она из себя представляет. Или все же есть?

Учитывая все то, что нам известно о вселенной и нашей собственной цивилизации, мы способны сделать разумное предположение. В действительности, несколько десятилетй назад Русский астрофизик придумал систему классификации для описания гипотетических пришельцев. И сегодня мы узнаем о том как работает Шкала Кардашева.

Шкала была создана Николаем Кардашевым – советским космологом, который до сих пор работает над различными теориями. Хотя ему 81 год, Кардашев работает директором астрономического центра. В 50-е годы прошлого века он стал студентом МГУ, где его основным интересом была астрофизика и теория потенциальных кротовых дыр в пространстве. Кроме того он занимался работами по поиску внеземного интеллекта (ETI).

Приблизительно в то же время Фрэнк Дрейк запустил Проект Ozma – одна из первых попыток найти ETI путем сканирования неба в поисках радио-сигналов. В след за этим Кардашев стал интересоваться, что если множество цивилизаций обогнали нас на миллионы лет, и если это так, то какими могут быть их радио-сигнатуры? Насколько громкими будут сигналы инопланетных цивилизаций? 

Данные размышления привели к тому, что в 1963 году Кардашев написал работу "Передача Информации Внеземными Цивилизациями." В ней он предложил простую систему классификации цивилизаций числами – от одного до трех, которые назначаются гипотетической цивилизации согласно количеству энергии доступному для использования. А точнее, он хотел определить то, сколько энергии должно быть доступно этим цивилизациям для радио-передач.

На сегодняшний день шкала Кардашева была расширена и пересмотрена, для включения не только возможностей коммуникационных технологий. Астробиологи и космологи сегодня используют шкалу для простого описания количества энергии доступного для ETI – не важно для каких целей. В результате, шкалу так же стали использовать для предположений о том, какими технологиями могут обладать продвинутые цивилизации.

Вот как работает шкала:

Тип 1

В своей работе Кардашев пишет, что Первый Тип будет находиться близко к нынешнему Земному, где потребление энергии будет на уровне  ~4 x 10^19 эн/сек,  что равно примерно 4 x 10^12 Ватт.

Первоначальным намерением Кардашева была цель описания цивилизации находящейся не слишком далеко от нашего уровня, но, которая, уже способна использовать ресурсы солнечной системы (пре-звездный ETI)

Первый Тип обычно связан с предполагаемой цивилизацией, которая способна получать всю энергию доступную на своей планете. Физик Мичио Каку говорит, что это цивилизация планетарного масштаба, которая умеет управлять землетрясениями, погодой и даже вулканами. Такая цивилизация будет добывать энергию с каждого дюйма поверхности и станет строить города в океанах.

Для получения цивилизацией статуса Типа 1, она должна потреблять всю солнечную энергию достигающую планеты, не говоря о других формах энергии таких как термальная, гидро, ветро, океаническая и прочее.

Что более радикально, статус Тип 1, может быть достигнут только если вся планета будет физически реконфигурирована для максимизации энергетического потенциала. К примеру, вся масса планеты может быть перестроена, чтобы иметь форму гигантской солнечной  панели, для питания всей машинерии данной цивилизации.

Вполне очевидно, что мы все еще достаточно далеко от Первого Типа. Мы определенно не близко. Хотя по мнению Мичио, мы достигнем уровня через пару веков.

Но это может случиться и быстрее, если прогресс продолжится при нынешнем диком темпе. Гипотетически, искусственный суперинтеллект может быть запущен уже через несколько десятилетий, а это приведет к планетарному скачку. 

Тип 2

Следующий шаг является очень массивным. В действительности, каждый следующий Тип Кардашева значительно превосходит предыдущий. 

Еще до появления закона Мура, Кардашев заметил, что скорость с которой человечество потребляет энергию постоянно растет. Он пишет: "... ежегодное потребление энергии ожидается с постоянным увеличением на 3-4% в ближайшие 60 лет, основываясь на статистических данных." Таким образом, Кардашев предполагает, что через 3200 лет "потребление энергии сравняется с энерговыделением солнца в секунду... другими словами –  4 x 10^33 эн/сек."

Это привело к мысли о Втором Типе цивилизации. Для достижения ETI данного уровня, ей необходимо поглощать всю энергию своей звезды.

И самый лучший способ достичь этого – создать Сферу Дайсона. Она была придумана Фрименом Дайсоном в 1959-м году как гипотетическая мега-структура, которая обернет звезду на расстоянии 1 АЕ и займет площадь в  2.72 x 10^17 км^2, что примерно в 600 миллионов раз больше поверхности Земли. При этом энерговыделение солнца будет равняться 4 x 10^26 Ватт, большая часть которых будет расходоваться эффективно.

Очень сложно предсказать когда мы можем достигнуть Второго Типа, хотя по мнению физика Стюарта Армстронга начать строительство проекта можно будет уже в ближайшие десятилетия. А как только мы начнем его возведение, то уже созданные части оболочки будут питать все большие армии космических роботов-строителей.

Со всей этой энергией продвинутая цивилизация – скорее всего уже давно пост-биологического характера, будет использовать супер-компьютеры для питания своих целей... вроде новых волн космической колонизации.

Тип 3

Это приводит нас на еще один уровень выше. Кардашев описывает Третий Тип следующим образом: "Это цивилизация способная использовать энергию целой галактики, с энерго-потреблением на уровне  ~4 x 10^44 эн/сек." Думаю не нужно говорить, что это просто сумасшедшее количество энергии – примерно между 10^36 10^37 Ватт.

Каждый дюйм галактики Третьего Типа будет колонизован – каждый кусочек материи, все ее миллионы звезд – будут источниками энергии. С точки зрения внешнего наблюдателя, галактика занимаемая цивилизацией Третьего Типа будет совершенно невидима в обычном спектре, лишь тепловыделение в крайнем инфракрасном. 

С нашей точки зрения, мы увидим дыру в галактике, или гигантский черный кусок в пространстве.

Возьмем к примеру Бездну Волопаса – гигантская область вселенной, которая практически полностью лишена звезд и галактик. Предположительно, это крупнейшая область вселенной, которая входит в состав цивилизации Третьего Типа.

Ричард Карриган из Fermilab пишет, что мы должны искать указания на внеземные цивилизации не в нашей галактике, а в соседних. Его идея заключается в поиске цивилизаций находящихся на переходной стадии между Типом 2 и Типом 3, которые должны выглядеть как крупные пустоты в пространстве галактики. 

Хорошим кандидатом для изучения может быть Галактика Андромеда, расположенная в 2.5 миллионах световых лет от нас. То есть мы смотрим на ее историю – 2.5 миллиона назад, что учитывая размеры вселенной – не так уж и много.

Но что будет делать со всей этой энергией продвинутая цивилизация? По мнению многих футуристов – считать нули и единицы. Предположительно, цивилизации 2 и 3 Типов будут полностью цифровыми и станут обитать в цифровом пространстве.

Тип 4 и 5?

Хотя Кардашев не описал цивилизации дальше 3 типа, есть вполне разумное предположение о том, как может выглядеть подобная цивилизация. Четвертый Типа ETI распространится на галактический суперкластер, а Пятый Тип будет управлять всей Вселенной.

Проблемы

Хотя шкала Кардашева определенно дает пищу для ума, она не лишена проблем. 
Первое, и самое главное – нет никаких эмпирических доказательств указывающих на существование цивилизаций 2 и 3 Типов в нашей галактике или соседних. Парадокс Ферми, о котором мы уже говорили с вами ранее, указывает на то, что ни одна цивилизация так и не достигла уровня необходимого для космических перелетов, что делает Тип 3 маловероятным. Если же цивилизации Кардашева существуют, то мы уже должны были обнаружить невидимые куски в галактической материи – чего пока не видно.

Так же мы пока не нашли Сфер Дайсона. Хотя это и не значит, что их не существует. Сегодня уже идут поиски отсутствующих звезд, там где они должны быть.

Еще одна проблема заключается в предположении, что продвинутая цивилизация будет требовать столь массивное количество энергии. Нет сомнения, что Третий Тип кажется излишним. Вполне возможно, что цивилизация может быть вполне удовлетворена и вторым типом. А может быть даже и первым! В конечном итоге все сводится просто к  требованиям "финальной стадии" развития цивилизации – которая успешно перешла в пост-биологическое пространство и пост-SAI существование.

Как альтернатива, цивилизации могут выбрать совсем иные пути развития для соответствия Базовым Дериктивам или идее самосохранения.

Вполне возможно, что превращение галактики в гигантский супер-компьютер – последнее, чего захочет развитая цивилизация. ETI могут иметь другие стремления и цели, которые останавливают их от подобного межгалактического имериализма.

Но мы точно не знаем... А пока – будем смотреть и слушать.