Skala Kardaševa

Skala Kardaševa je metod za merenje nivoa tehnološkog napretka civilizacije. Skala je samo teorijska i u smislu stvarne civilizacije veoma spekulativna; međutim, ona stavlja potrošnju energije cele civilizacije u kosmičku perspektivu. Predložio ju je Sovjetski ruski astronom Nikolaj Kardašev. Skalu sačinjavaju tri kategorije nazvane tip I, II, i III. Ove kategorije se zasnivaju na količini iskoristive energije koju civilizacija ima na raspolaganju, i stepenu kolonizacije svemira. Načelno, civilizacija tipa I je ovladala resursima svoje matične planete, civilizacija tipa  II je ovladala resursima svog sunčevog sistema, a civilizacija tipa  III je zavladala resursima svoje galaksije.

Definicija

1964. godine, Kardašev je definisao tri nivoa razvoja civilizacije, koji su zasnovani na redovima veličine energije koja im je dostupna:

• Tip I: „tehnološki nivo blizak nivou trenutno [1964] ostvarenom na zemlji, sa potrošnjom energije od ≈4×10¹⁹ erg/s.“ Đulermo A. Lemarčand je ovo definisao kao „nivo 'blizak' savremenoj zemaljskoj civilizaciji sa energetskim mogućnostima ekvivalentnim sunčevom osunčanju Zemlje, između 10¹⁶ i 10¹⁷ vati.“
• tip II: „civilizacija sposobna da iskoristi energiju koju zrači njena zvezda (na primer, uspešnom konstrukcijom „Dajsonove sfere“); potrošnja energije od ≈4×10³³ erg/s.“ Lemarčand je ovo opisao kao „civilizacija sposobna da iskoristi i kanališe celokupno zračenje svoje zvezde. Iskorišćavanje energije bi bilo uporedivo sa luminoznošću našeg Sunca, oko 4 x 10²⁶ vati.“

• tip III: „civilizacija koja poseduje energiju nivoa cele svoje galaksije, sa potrošnjom energije od ≈4×10⁴⁴ erg/s.“ Lemarčand je ovo opisao kaok „civilizacija kojoj je dostupna energija uporediva sa luminoznošću celokupne galaksije Mlečni put, što je oko 4 x 10³⁷ vati.“

Trenutni status ljudske civilizacije

Mičio Kaku je procenio da bi ljudska civilizacija mogla da dostigne status tipa I za oko 100–200 godina, status tipa II za par hiljada godina, a status tipa III za oko 100.000 do milion godina.

Karl Sagan je predložio da se definišu i međuvrednosti (koje nisu bile predviđene u Kardaševljevom originalnom opisu) interpolirajući i ekstrapolirajući vrednosti date za tipove 1, 2 i 3, korišćenjem formule

$K={\frac {\log _{10}{MW}}{10}}$,

gde je K Kardaševljev nivo razvoja civilizacije a MW je energija koju civilizacija koristi za međuzvezdanu komunikaciju, u megavatima.

Sagan je proračunao da je čovečanstvo dostiglo (1973. godine) Kardaševljev tip od oko 0,7, ekstrapoliran na ovaj način (očigledno uzevši 10 teravata (TW) kao vrednost za čovečanstvo tokom sedamdesetih godina dvadesetog veka).

Razvoj energije

Metodi za civilizacije tipa  I

• Široka primena fuzione energije. Prema ekvivalenciji mase i energije, tip I implicira konverziju oko 2 kg materije u energiju po sekundi. Mada nije poznat nijedan metod koji bi u potpunosti materiju (samu po sebi) pretvorio u energiju, ekvivalentno oslobađanje energije bi se teorijski moglo postići fuzijom približno 280 kg vodonika u helijum po sekundi, što otprilike ekvivalentno 8,9×10⁹ kg/god. Kubni kilometar vode sadrži oko 10¹¹ kg vodonika, a Zemljini okeani sadrže oko 1,3×10⁹ kubnih kilometara vode, što znači da bi ovakva potrošnja mogla da bude održiva tokom geoloških razmera vremena, ako se zanemari protijum-deuterijum disbalans.
• Antimaterija u velikim količinama bi mogla da omogući mehanizam da se proizvodi nekoliko puta više energije nego što je to trenutno slučaj. U sudarima antimaterije i materije, celokupna masa mirovanja čestica se pretvara u kinetičku energiju. Njihova gustina energije (oslobođena energija po jedinici mase) je za oko četiri reda veličine veća nego kod korišćenja nuklearne fisije, i za oko dva reda veličine veća nego najveći mogući prinos od nuklearne fuzije. Reakcija 1 kg antimaterije sa 1 kg mateerije bi proizvela 1,8×10¹⁷ J (180 petadžula) energije. Mada se antimaterija ponekad predlaže kao izvor energije, to trenutno nije moguće. Veštačka proizvodnja antimaterije prema trenutnim shvatanjima akona fizike podrazumeva da se prvo energija pretvori u masu, tako da ne bi postojala neto dobit. Veštački proizvedena antimaterija je korisna samo kao medijum za skladištenje energije, a ne kao izvor energije, osim ukoliko tehnološki napredak u budućnosti (suprotno održanju barionskog broja, kao što je CP narušavanje u korist antimaterije) dopusti pretvaranje obične materije u antimateriju. Postoji više prirodnih izvora antimaterije koje bi teorijski moglo biti moguće koristiti u budućnosti.
• Solarna energija kroz konverziju sunčeve svetlosti u električnu energiju bilo korišćenjem solarnih ćelija ili koncentrisanjem sunčeve energije, bilo indirektno, kroz snagu vetra ili pomoću hidroelektrana. Trenutno nije poznat način na koji bi ljudska civilizacija mogla da proizvede ekvivalent ukupne sunčeve energije koju apsorbuje Zemlja, a da ne pokrije u potpunosti planetu veštačkim strukturama, što trenutno nije izvodljivo. Međutim, ako bi civilizacija konstruisala veoma velike satelite za proizvodnju solarne energije, nivo razvoja tipa I bi mogao biti dostižan.

Slika Dajsonovog roja koji okružuje zvezdu

Metodi za civilizacije tipa II

• Dajsonova sfera ili Dajsonov roj i slične konstrukcije su hipotetičke megastrukture koje je prvi opisao Frimen Dajson kao sistem orbitirajućih satelita za proizvodnju solarne energije koji bi u potpunosti okružili zvezdu i upijali većinu energije koju ona isijava.
• Možda egzotičniji način da se proizvodi korisna energija bi bio da se zvezdana masa ubacuje u crnu rupu, i sakupljaju fotoni koje emituje akrecioni disk. Manje egzotičan način bi bio da se jednostavno sakupljaju fotoni koji već beže iz akrecionog diska, smanjujući moment impulsa crne rupe, što je poznato kao Penrouzov proces.
• Prenošenje zvezdane materije je proces u kome bi napredna civilizacija mogla da ukloni značajan deo zvezdane materije na kontrolisan način, kako bi je upotrebila za neke svrhe.
• Antimaterija je mogući industrijski nusproizvod raznih inženjerskih megaprocesa (poput prenošenja zvezdane materije opisanog iznad), i mogla bi da se reciklira.
• U sistemima sa više zvezda koji imaju dovoljan broj zvezda, apsorbovanje malog ali značajnog dela energije koji isija svaka pojedinačna zvezda.
• Bele rupe teoretski, ako postoje, mogu da se iskoriste za proizvodnju velikih količina energije od sakupljanja materije koju izbacuju.
• Izlivi gama zračenja su još jedan egzotičan teoretski moguć izvor energije koji bi visoko napredna civilizacija mogla da koristi.

Metodi za civilizacije tipa III

• Civilizacije tipa III bi mogle da koriste iste tehnike kao i civilizacije tipa II, ali primenjene na sve zvezde jedne ili više galaksija pojedinačno.
• Možda bi mogle da budu u stanju da iskoriste energiju koju izbacuju supermasivne crne rupe za koje se veruje da se postoje u središtu većine galaksija.
• Zračenje iz kvazara bi moglo da bude uporedivo sa zračenjem manjih aktivnih galaksija i moglo bi da predstavlja ogroman izvor energije ako bi ga bilo moguće iskoristiti.

Vidi još

• Klarkova tri zakona
• Drejkova jednačina
• Tehnološki singulariteet
• Vajtov zakon

Literatura

• Dyson, Freeman J. Energy in the Universe Članak iz časopisa Scientific American za septembar 1971 (specijalno septembarsko izdanje o energiji)
• Rusinek, Marvin (1998). „Energy Consumption of Europe”. The Physics Factbook. 
• Vetar za napajanje Amerike Arhivirano 2005-04-21 na Wayback Machine-u
• Čista energija za planetarni opstanak: Međunarodni razvojni istraživački centar Arhivirano 2012-12-06 na Archive.is-u
• Naučnici LBL istražuju globalno zagrevanje Arhivirano 2021-01-28 na Wayback Machine-u
• E³ Handbook Arhivirano 2006-04-27 na Wayback Machine-u
• klarkovi H2 energetski sistemi Arhivirano 2006-10-13 na Wayback Machine-u
• Holdren, John P.; Carl Kaysen (2003). „Environmental Change and the Human Condition” (PDF). Bulletin Fall. str. 24–31. Arhivirano iz originala na datum 2006-07-14. Pristupljeno 10. 8. 2006. 
• Dordrecht, D. (1985). „Exponential Expansion: Galactic Destiny or Technological Hubris?”. u: B. R. Finney, M. D. Papagiannis. The Search for Extraterrestrial Life: Recent Developments. Reidel Publ. Co.. str. 465–463. 
• Potisnik Škadova
• Korotayev, A.; Malkov, A.; Khaltourina, D. (2006). Introduction to Social Macrodynamics: Compact Macromodels of the World System Growth. Moscow: URSS. ISBN 978-5-484-00414-0. 
• Kardashev, Nikolai (March 1997). „Cosmology and Civilizations”. Astrophysics and Space Science 252. 
• Freitas Jr., Robert A.. Energy and Culture (chapter 15). 
• Griffin, John. Operation TOGA: Type One Go Ahead. ISBN 978-1-4502-0702-7. 
• Sagan, Carl (October 2000) [1973]. Jerome Agel. ur. Cosmic Connection: An Extraterrestrial Perspective. Freeman J. Dyson, David Morrison. Cambridge Press. ISBN 978-0-521-78303-3. Pristupljeno 1. 1. 2008. 
• Souers, P. C. (1986). Hydrogen properties for fusion energy. University of California Press. str. 4. ISBN 978-0-520-05500-1. 
• Schutz, Bernard F. (1985). A First Course in General Relativity. New York: Cambridge University Press. str. 304, 305. ISBN 978-0-521-27703-7. 
• Supercivilizations as Possible Products of the Progressive Evolution of Matter: Kardashev
• Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation, Freeman J. Dyson
• The Radio Search For Intelligent Extraterrestral Life, Frank Drake

Spoljašnje veze

• Civilizacije Kardaševa
• Uočljivost vanzemaljskih tehnoloških aktivnosti
• Fleš animacija civilizacija
• Posle Kardaševa: Zbogom supercivilizacijama Arhivirano 2007-01-08 na Wayback Machine-u
• Egzotične civilizacije: Iza Kardaševa Arhivirano 2009-02-20 na Wayback Machine-u
• Korisan uporedni pregled fikcionih dela korišćenjem skale Kardaševa Arhivirano 2017-10-08 na Wayback Machine-u