Є кілька способів виміряти прогрес людської цивілізації. Зростання населення, розквіт і падіння імперій, технологічна здатність досягати інших планет або зірок.
Але один простий захід полягає в тому, щоб розрахувати кількість енергії, яку люди використовують у будь-який момент часу. У міру поширення і розвитку людства наша здатність використовувати енергію є однією з наших найкорисніших навичок.
Якщо припустити, що цивілізації на інших планетах можуть мати аналогічні навички, то споживання енергії виглядом є гарним грубим заходом його технологічної майстерності. У цьому полягає ідея шкали Кардашева.
Шкалу запропонував радянський астрофізик Микола Кардашев 1964 року. Він розділив цивілізації на три типи: планетарні, зіркові і галактичні.
Цивілізація типу I здатна використовувати енергію в масштабі, рівній кількості зоряної енергії, що досягає її рідної планети. Цивілізація Типу II може використовувати енергію в масштабі своєї рідної зірки, а тип III може використовувати енергію своєї рідної галактики.
Ідея була популяризована Карлом Саганом, який запропонував безперервну шкалу вимірювання, а не просто три типи.
Так що ж ми за цивілізація? Хоча люди використовують величезну кількість енергії, виявляється, на сьогоднішній день ми навіть не ставимося до Типу I.
Близько 1016 ватт сонячної енергії досягає Землі в середньому, а людство в даний час використовує близько 1013 ватт. За ковзною шкалою Сагана це дає нам в даний час близько 0.73.
При цьому виникає цікаве питання. Чи можемо ми взагалі досягти Типу I? Зрештою, ми не можемо захопити все сонячне світло, яке досягає Землі, і при цьому мати придатну для життя планету.
Це питання вивчається в статті, нещодавно опублікованій на arXiv. У документі розглядаються три основні джерела енергії: викопне паливо, атомна енергія і відновлювані джерела, і розраховується їх потенційне зростання з плином часу.
З одного боку, досягнення Типу I може здатися досить простим. Зробіть виробництво енергії своїм головним пріоритетом, і врешті-решт ви досягнете свого. Але кожен тип джерела енергії має свої обмеження.
У крайньому випадку, наприклад, якщо ми спалимо все викопне паливо, це може призвести до такого рівня зміни клімату, що ми всі потрапимо в так званий Великий фільтр. Ви не можете стати цивілізацією Типу I, якщо ви вимерли.
Класифікація Кардашева заснована на припущенні про темпи зростання 1% на рік. Кардашев вважав, що людству потрібно 3200 років, щоб досягти Типу II, і 5800 років, щоб досягти Типу III. Фізик і футурист Мітіо Каку припустив, що якщо люди будуть збільшувати споживання енергії в середньому на 3 відсотки кожен рік, вони можуть досягти типу I через 100-200 років, типу II через кілька тисяч років і типу III через 100 000 - мільйон років.
Тому вчені використовують більш тонкий підхід, аналізуючи фізичні обмеження кожного типу джерела енергії і зіставляючи їх з необхідністю обмеження зміни клімату і рівнів забруднення, як це зазначено в Рамковій конвенції Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату та Міжнародному енергетичному агентстві.
Вони виявили, що навіть при реалістичних обмеженнях людство може досягти рівня Типу I. Зворотною стороною є те, що ми не досягнемо цього рівня принаймні до 2371 року, який настане через 349 років.
Це не обов'язково погано. Шкала Кардашева - дуже грубий інструмент для вимірювання масштабу людських технологій.
У той час як передові цивілізації вимагають значної кількості енергії, ми бачили, як досягнення в області обчислень з низьким енергоспоживанням і підвищення ефективності дозволяють нам зменшити або згладити наше споживання енергії, продовжуючи розвиватися в технологічному плані.
Дослідження було опубліковано на сайті препринтів arXiv.org