卡尔达肖夫指数

卡尔达肖夫指数（英语：Kardashev Scale，俄语：Шкала Кардашёва，又译卡尔达肖夫尺度）是根据一个文明所能够利用的能源量级，来量度文明层次及技术先进程度的一种假说。1964年苏联天文学家尼古拉·卡尔达肖夫首先提出用能量级把文明分成三个量级：I型、II型和III型。I型文明使用在它的故乡行星所有可用的能量，II型文明利用它的行星所围绕的恒星所有的能量，III型文明则利用它所处星系的所有能量。一般认为人类文明现在接近但尚未达到I型文明，经过其公式换算目前大约处在0.75级左右。

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：

• I型 — 文明对行星可以驾驭的能量大约是10¹⁶ W。实际的数字是有很多变数的，地球的特定变数为 1.74×10¹⁷ W。（此处存疑）卡尔达肖夫指数原定义为 4×10¹⁶ W。

• II型 — 文明对一个恒星所可以驾驭的能量大约是 10²⁶ W。同样地，实际的数字是有很多变数的，太阳输出的指数约为3.86×10²⁶ W。卡尔达肖夫指数原定义为 4×10²⁶ W。

• III型 — 文明对一个星系所驾驭的能量大约是 10³⁶ W。这个数字是有极多变数的，因为星系的体积在变化中。卡尔达肖夫指数原定义为 4×10³⁷ W。

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。

卡尔达肖夫指数的能源消耗估计三种类型文明的定义

人类文明的现状

主条目：世界能源消耗量

世界的全年初级能源消耗的总量。

加来道雄认为，人类可能在100到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100万年后达到III型状态。

卡尔·萨根建议定义中间值（不考虑在卡尔达肖夫的原指数），由类型I（10¹⁶ W），类型II（10²⁶ W）和类型III（10³⁶ W）的值来做内插和外插，得出下面的公式：

$K={\frac {\log _{10}P-6}{10}}$,

其中的K是一个文明的卡尔达肖夫指数，P 是它使用的电力，以瓦特为单位。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）。

2012年，总世界能源消耗量为553艾焦（7020553000000000000♠553×10¹⁸ J=153,661 TWh），相当于平均功耗为17.54太瓦（7013150400000000000♠1.504×10¹³ W ，或0.724上的卡尔达肖夫指数）。从1973年到2012年该指数每年平均增长0.0008左右。

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），相当于0.9卡尔达肖夫指数。

对分类的批评

不相关的假设

威廉·I·纽曼和卡尔·萨根认为，单靠能源消耗的增长无法描述文明的演变；还需要考虑人口增长，特别是人口增长会受到星际旅行方式的运输能力的限制。他们得出结论，银河系维度上不可能存在古代文明，也不可能存在银河帝国，尽管存在殖民世界网络（约 5 至 10 个行星）的可能性很大。

卡尔达肖夫提出的规模理论诞生于冷战的地缘政治背景，在这种背景下，能源具有至高无上的价值。布宜诺斯艾利斯大学物理学家 Guillermo A. Lemarchand 认为，有四个论点反对卡尔达肖夫分类：

1. 长距离全向发射器的能源消耗非常大。使用定向或间歇性设备，每个设备指向不同的方向，所需的能量就会少得多。因此，II 或 III 文明可能不是通过指数能源消耗来定义的。
2. 能源消耗呈指数增长的假设肯定是错误的，因为如果我们分析人类历史上的人均能源消耗，它会形成一系列的逻辑曲线，每一次技术创新都会有一个饱和点。因此，更有可能出现稳定状态或有限的增长。
3. 1966 年，萨根和什克洛夫斯基在约翰·理查德·戈特的计算基础上，将平庸原理应用于寻找地外文明，根据这一原理，比我们更重要的文明一定非常稀有，以至于它们没有可能占据主导地位并被人们看到。
4. 最后，哈佛大学和布宜诺斯艾利斯（Horowitz 和 Sagan 在 1993 年或 Lemarchand 等人在 1997 年）的研究和监听计划都没有提供任何人造源存在的科学证据，无论是在银河系，还是在附近的星系（ M33 、 M81 、涡状星系或半人马座 A ），甚至在室女座星系团中。

对于英国气象学家刘易斯·弗莱·理查森——一项关于死亡率的统计研究的作者（发表于1960年的《致命争吵的统计》）来说，人类的攻击性不允许我们预测人类能够达到更进化阶段的寿命。他估计，人类的暴力冲动将在1000年的时间里破坏社会秩序。而且，最多几百年，人类就可能被大规模杀伤性武器毁灭。

超人类主义者保罗·休斯和约翰·斯马特解释了类型信号的缺失 III 型文明有两种假设：要么它已经自我毁灭，要么它没有遵循卡尔达肖夫所描述的轨迹。能源消耗的增长将导致气候危机， Yvan Dutil和Stéphane Dumas将这一设定为地球每平方米 1瓦或整个地球 127 TW。如果以每年 2% 的增长率来计算，工业文明应该在其历史上很早就停止增长（几个世纪之后）。总之，无法可持续地保障能源资源，可能解释了类型 II 和 III 型文明。

对于佐尔坦·加兰泰来说，不可能想象一个跨越几个世纪（如戴森球）甚至数百万年的文明项目，除非有人想象一种不同于我们的、在祖先文明范围内的思想和伦理。因此，他建议根据文明长期开展大规模文明项目的能力对文明进行分类。

最后，对于弗里曼·戴森来说，在一个拥有有限能量的开放宇宙中，通信和生命可以永远持续下去；因此，智力是一个文明长期生存的唯一基本参数，而能量不再是决定文明的因素，这是他在文章《无尽的时间：开放宇宙中的物理学和生物学》中阐述的论点。

参考文献

• Кардашёв Н. С. Космология и цивилизации // Древняя астрономия, небо и человек: тезисы докладов международной научно-методической конференции. — М., 1997. （俄文）
• Holdren J. P. Environmental Change and the Human Condition // Bulletin of the American Academy of Arts and Sciences. — 2003. — Iss. Fall 2003. — P. 24—31.

延伸阅读

• Dyson, Freeman J. Energy in the Universe Article in September 1971 Scientific American magazine (Special September Issue on Energy)
• Rusinek, Marvin. Energy Consumption of Europe. The Physics Factbook. 1998 [2017-02-26]. （原始内容存档于2018-12-16）. 
• Wind Powering America （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Clean Energy for Planetary Survival: International Development Research Centre
• LBL Scientists Research Global Warming （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• E³ Handbook
• Clarke H2 energy systems
• Holdren, John P.; Carl Kaysen. Environmental Change and the Human Condition (PDF). Bulletin Fall: 24–31. 2003 [2006-08-10]. （原始内容 (PDF)存档于2006-07-14）. 
• Dordrecht, D. Exponential Expansion: Galactic Destiny or Technological Hubris?. B. R. Finney, M. D. Papagiannis (编). The Search for Extraterrestrial Life: Recent Developments. Reidel Publ. Co. 1985: 465–463. 
• Shkadov Thruster （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Korotayev, A.; Malkov, A.; Khaltourina, D. Introduction to Social Macrodynamics: Compact Macromodels of the World System Growth. Moscow: URSS. 2006 [2017-02-26]. ISBN 5-484-00414-4. （原始内容存档于2008-03-07）. 
• Kardashev, Nikolai. Cosmology and Civilizations. Astrophysics and Space Science. March 1997, 252: 25. doi:10.1023/A:1000837427320. 
• Supercivilizations as Possible Products of the Progressive Evolution of Matter: also by Kardashev
• Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation, by Freeman J. Dyson
• The Radio Search For Intelligent Extraterrestral Life, by Frank Drake
• Freitas Jr., Robert A. Energy and Culture (chapter 15). 
• Griffin, John. Operation TOGA: Type One Go Ahead. ISBN 1-4502-0702-2. 

参见

• 克拉克基本定律
• 德雷克公式
• 戴森球
• 卡尔·萨根
• 加来道雄
• 数量级 (能量)
• 可持续性
• 技术奇异点
• 世界能源消耗
• KIC 8462852

外部链接

• Kardashev civilizations （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Astrobiology: The Living Universe
• Detectability of Extraterrestrial Technological Activities（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Flash Animation on Civilizations （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• After Kardashev: Farewell to Super Civilizations
• Exotic Civilizations: Beyond Kardashev
• Description of civilization types from Dr. Michio Kaku（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Search for Type III civilizations