卡尔达肖夫指数(英语:Kardashev Scale)是用技术先进程度来量度文明层次的指标的一种方法,根据一个文明所能够利用的能源数量。它是在1964年由苏联天文学家尼古拉·卡尔达肖夫首先提出。它的指标有三个类别,I型,II型和III型。主要量度一个文明对于能源的使用率,所谓文明是有它的消耗及增长率。一个I型的文明使用在它的故乡行星所有可用的资源,II型的利用它的恒星所有的能源,和III型的利用它的星系的所有能源。量度指标仅供参考,而对于一个的真实文明,量度指标是高度猜测性的,但是,它把整个文明的能源消费放在了宇宙的角度来看待。
定义
在1964年由苏联天文学家尼古拉·卡尔达肖夫首先提出定义文明的三个层次,根据各个文明使用能源功率数量的量级:
(w=j/s,即I型文明 一秒即可输出亿亿焦耳的能量,相当于两百万吨TNT当量——大型核弹)
在现阶段,上述文明类别纯为假定。但是卡尔达肖夫指数被搜寻地外文明计划研究人员、科幻小说作家和预言家用来作理论基础。
人类文明的现状
主条目::en:Worldenergy consumption
加来道雄认为,人类可能在100?200年左右达到I型状态,在几千年后达到II型状态,而约在10万至一百万年后达到III型状态。[2]
卡尔·萨根建议定义中间值(不考虑在卡尔达肖夫的原指数),由上面给出的值的类型1,2和3的内插和外插,使用下面的公式:
- ,
其中的K是一个文明的卡尔达肖夫指数,和 MW 是它使用的电力,以MW为计。他计算出人类文明类型指数(在1973年)是0.7左右,用外推法(显然1970年代人类使用了10太瓦(TW)的数值)。[3]
2008年,总世界能源消费量为474艾焦(474×1018
J=132,000TWh),相当于平均功耗为15太瓦(1.504×1013
W ,或0.717上的卡尔达肖夫指数)。[4]
地球的总光合生产力是大约1500至2250TW之间,或每年47,300-71,000艾焦(EJ),成为一个0.9卡尔达肖夫指数的文明。
文明水平和其技术特点
0型早期
了解与开发农业,懂得取火,开始使用工具(从石材至金属).他们生活在小部落社会上.他们有了语言和宗教。
0型中期
学习生理学,自然科学,艺术与哲学,火药,指南针的发明,使用帆船航行,他们其他的文明交流与贸易。
0型晚期
工业革命,出现政治和社会权利的思想。许多现代国家的成形 。
电子时代,能进行远距离通信.有能力建造高楼大厦。
原子时代,巨大的杀伤性武器核武原子能,发明了计算机,化学火箭.人造卫星,洲际导弹,人类太空首航,登月,行星际探测器。深切地了解物理学,人类幻想开始变得丰富。
信息革命(现在人类文明所处的位置),互联网,卫星通信系统,人工智能机械.全球化.发生多起恐怖主义事件.实施搜寻地外文明等计划程序。
1型早期(在一百年内,甚至几十年内,地球文明达到此水平)
-太空电梯,海上城市,行星社会,行星际旅行,控制自然灾害,疾病与天气.月球基地,空天飞机,轨道旅游业,太空军事,工业和空间太阳能.实现可控核聚变.利用核能等离子体推进系统的宇宙飞船.SETI计划成功,成功与其他外星文明的联络,基因与超导计算机问世,人类食用基因改造食品,无人农场与工业区。
1型中期
-恒星际探测器,深海底城市,在整个太阳系各类地行星中建立永久性的基地,量子计算机实用化,仿生与超高智能机械人,基因治疗大幅度延长人类寿命,人类向近地空间殖民。
1型晚期
-人类恒星际旅行开始,接近光速航行,行星际殖民地,人类服用营养丸,物理学接近完全知道,改造与绿化类地行星,仿生计算机当任地球的最高决策者。
2型(包括所有期)
-恒星际系统的殖民地,大量使用恒星能量(直接提取),操纵重力场,能够逃脱恒星的爆炸.反物质的能源用在空间推进系统,空间推进方式为反引力,利用一切太阳系的资源,隔空传物与移物现实化,原子重排技术可造出不可能的形状的物体。
3型(包括所有期)
-星河系际旅行与殖民地,利用黑洞和提取零点宇宙能,时间旅行?腾空消失?腾空造物?点石为金?大小变化自如?超空间旅行?所有科学幻想可能成真。
人类在未来将放弃宗教,转而朝向道德理念(无神论者并非属于邪者)。这是因为宗教造成世界分化,多种教派系的斗争,人们花太多的时间用在宗教仪式上,以迷信看待自然现象与"超自然现象"(人类还未了解的现象),灵魂学(可能是客观存在另一维空间的生物,却被当成鬼魂)。但因果是存在的,因果是宇宙最正常的公式,所以一加一等于二,同样的在社会里,善有善报,恶有恶报,从未有"无辜者"而只不过是错了A,却被当错了B的,这种法律形式比全球最公平的还要公正的多,它是全宇宙最公平的法律制度。
空虚时,花费时间在宗教仪式上还不如作科学研究这类有用的东西,可以不断有惊喜与新发现,还可以收益于世界人类,改变生活方式。
人类长生不老是不太可能的,但大幅度延长是有科学技术上肯定的,科学家至今都有不少成果了。从哲学的角度来看,毕竟我们人类是为了繁殖后代而不给予长寿的,但到了人类智慧高度发达与人体进化时,人类最终可以决定自己的“命运”。
如果人类一直互相对立的话,恐怕实现大统一是不可能的或需要第三者来化解,我们身为爱好和平的人类时常要洁身自爱,爱自己与爱别人,爱护自然。
第一宇宙速度(轨道)
第一宇宙速度又称为环绕速度,是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度。要作圆周运动,必须始终有一个力作用在航天器上。其大小等于该航天器运行线速度的平方乘以其质量再除以公转半径,即F=mv2/R,其中v2/R是物体作圆周运动的向心加速度。在这里,正好可以利用地球的引力,在合适的轨道半径和速度下,地球对物体的引力,正好等于物体作圆周运动的向心力。第一宇宙速度的计算公式是:
或者:
实际上,地球表面存在稠密的大气层,航天器不可能贴近地球表面作圆周运动,必需在150千米的飞行高度上,才能绕地球作圆周运动。在此高度下的环绕速度为7.8千米/秒。
第二宇宙速度(行星系)
第二宇宙速度又称为脱离速度,是指在地球上发射的物体摆脱地球引力束缚,飞离地球所需的最小初始速度。
同样,由于地球表面稠密的大气层,航天器难以这样高的初始速度起飞,实际上,航天器是先离开大气层,再加速完成脱离的(例如先抵达近地轨道,再在该轨道加速)。在这高度下,航天器的脱离速度较小,约为10.9千米/秒。
第三宇宙速度(恒星系)
第三宇宙速度又称为逃逸速度,是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系所需的最小初始速度。本来,在地球轨道上,要脱离太阳引力所需的初始速度为42.1千米/秒,但地球绕太阳公转时令地面所有物体已具有29.8千米/秒的初始速度,故此若沿地球公转方向发射,只需在脱离地球引力以外额外再加上12.3千米/秒的速度。即物体所需的总动能为:
http://blog.sina.com.cn/s/blog_6c85a3010100yug7.html
http://zh.wikipedia.org/wiki/卡尔达肖夫指数