卡尔达舍夫品级将能愚弄通盘行星、恒星和星系能量的致密分歧分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型致密。现时人类是0.728级致密，按照以往的能量增长速率18新利，咱们约略能在2347年傍边成为I型致密。然则，盲目地愚弄动力可能是个罗网，雕悍发展带来的征象危险可能是六合整个致密的“大过滤器”，为了让人类致密长期发展，咱们必须扶持我方的动力结构。在这种情况下，咱们又将在何时成为I型致密呢？

　　撰文 | 王昱

　　审校 | 二七

　　一个致密的发展是多方面的，人丁、经济、军事、文化、科技等都不错行为权衡致密品级的准绳。但这些方面所代表的频频只是致密的冰山一角，何况难以量化对比。对物理学家这群不想温雅细节的“懒人”而言，通盘致密的能耗便成了最便捷的参数。一方面，它反应了通盘致密愚弄动力的智力，这与通盘致密的人丁、经济与技艺实力息息揣测；另一方面，它又是一个至极具体的数字，不错量化分析。

　　这便是卡尔达舍夫品级（Kardashev Scale）出身的逻辑。苏联天体裁家尼古拉·卡尔达舍夫（Николай Кардашёв）在1964年提倡了这个意见，他用能量级将致密分为3个品级：I型、Ⅱ型和Ⅲ型，这些致密分歧不错愚弄一颗行星，一颗恒星和一个星系的能量。

　　I型致密是行星级致密。这种致密不错充分愚弄宿主恒星（对人类而言，是太阳）传递到其母星（地球）上的能量，也能充分愚弄这颗行星自身包含的能量（化石动力、核能等），对应的能耗为10¹⁶W。

　　Ⅱ型致密是恒星级致密。恒星主要通过发光的模式向别传递能量，太阳向外放射能量的总功率为4×10²⁶W，Ⅱ型致密对应的能耗宗旨就为10²⁶W。把柄E=mc²诡计，相配于每11秒，这个致密就能蹧跶掉西湖水总质地对应的能量。为了网罗这样多动力，Ⅱ型致密可能会建造一些动力巨构，比如戴森球。戴森球上可能还有诡计功能，为了充分愚弄能量，这样的结构以致可能是多层的，一层戴森球的废热不错为下一层戴森球提供能量，造成俄罗斯套娃脑（matryoshka brain）。Ⅱ型致密应该还是支配了一些至极远处的科幻级技艺，比如正反物资湮灭引擎、制造袖珍黑洞等。

　　Ⅲ型致密是星系级致密。星河系的总亮度为4×10³⁷W，讨论到通盘星系实在太过深广，只消通盘致密的能耗达到星河系总亮度的2.5%，也便是10³⁶W，咱们就能将它称为Ⅲ型致密。关于这种级别的致密，无意连时空自己都能粗陋操控，它们无意能制造虫洞或超大质地黑洞。这种致密的技艺实力应该还是透彻超出了咱们的领略，咱们应该无法遐想他们领有的技艺。

　　卡尔达舍夫品级并不是突破、分立的，它其实不错通过一个对数公式暗示。若是一个致密的沿路动力蹧跶为P，那么这个致密对应的卡尔达舍夫品级K不错暗示为：

　　把柄国外动力署的数据，2018年大师动力消费为14 281 889千吨油当量（能量单元，kTOE，kilo ton oil equivalent），约莫为1.90×10¹³W。再由上述公式诡计可得，地球上的人类致密现时属于0.728级致密。

　　往时，人类动力消费约莫是按照指数增长的——每年增长的动力消费制造了更多机器，能让咱们鄙人一年蹧跶更多动力。若是只是按照以往的增长率简便狰狞地进行拟合，就能发现咱们约莫能在2347年傍边成为I型致密，在几千年后成为Ⅱ型致密，在几十万年后成为Ⅲ型致密。

　　动力的罗网

　　不外，这只是一个很和随意的测度。它只是把柄往时人类动力增长率来测度畴昔，并莫得讨论骨子的规则，过于乐观。而且，国外动力署所使用的这个单元让咱们不由得想起一些不妙的事情——化石动力的环境恫吓。虽然只是用石油来等效，然则化石动力当今确确乎实给通盘地球的环境带来了好多危害。正如美国生物学家艾德华·威尔森（Edward Osborne Wilson）曾说的：“人类委果面对的问题是：咱们领有旧石器期间的热沈，中叶纪的轨制和宛若神明的技艺。”咱们的致密也正在濒临严峻的征象危险。以致有人觉得，致密在向I型致密发展的经由便是一个“大过滤器”（Great Filter），增长的动力消费会带来剧烈的征象变化，从而导致致密消释。因此，莫得致密能达到更高的品级——这可能便是“费米悖论”的证实，亦然还莫得外星人和咱们建立揣测的原因。

　　当今，意志到征象危险的人类正在尝试规则自身的碳排放。比如，我国就提倡，到2030年寰宇二氧化碳排放量达到峰值；到2060年非化石动力消费比重达到80%以上，寰宇竣事碳中庸。而欧盟诸国和美国等施展国度则策画到2050年竣事碳中庸标的。畴昔的几十年，人类举座的动力结构也许将濒临巨大的转型。

　　在这种布景下，咱们必须再行扫视各式动力的变化，再行诡计人类成为I型致密的时期。最近，一个国外商榷团队在预印本网站上公布了他们的商榷结束，他们把柄《蚁集国征象变化框架协议》（UNFCCC）的战略和建议，以及国外动力署（IEA）对畴昔几十年动力蹧跶的预计，拓荒了一个更能干的影响模子，测度人类在此框架下成为I型致密的时期。他们的论断是，若是人类将主要动力扶持为清洁动力，约略能在2371年傍边成为I型致密。

　　转型的检会

　　模子潜入，若是大师列国都推行我方的答允，那么在2040年代，人类将会快速缩短对化石动力的依赖。到2050年傍边，化石动力的蹧跶会飞速缩短到相对很低的水平。

　　（a）、（b）、（c）分歧为人类对煤炭、自然气和原油的消费，玄色为指数模子，红色为影响模子，蓝色为国外动力署历史数据。图片开首：原论文

　　在化石动力快速衰减的同期，太阳能、风能、水力、地热等可再纯真力将会基本保管指数发展模式，以致会加快发展弥补减少化石动力带来的缺欠。

　　而还有一种遮拦淡薄却颇受争议的动力——核能。国外动力署暗示：“从历史上看，核电一直是大师无碳电力的最大孝敬者之一，何况具有匡助电力行业脱碳的巨大后劲。”往时50年中，核能减少了550亿吨二氧化碳排放，险些相配于人类2年二氧化碳排放的总额。

　　但在多数民气中，核电历久是可怕的存在。1986年的切尔诺贝利核事故和2011年的福岛核事故让整个人都心过剩悸，1986年后，大师核电增速减缓，2011年大师核电发电量以致出现了彰着的倒退。就算核电是至极安全的动力，发展速率也不得不受此影响而放缓。按照国外动力署安全数据表（Safety Data Sheet，SDS）的最梦想测度，畴昔核电的年平均增长率约莫为2.47%。

　　不同条款下的核能发展情况。黑线为已突出据、红色虚线为不再成就新的核电站、蓝色虚线为只成就策画中的核电站、绿色虚线为按照国外动力署安全数据表策画、成就核电站。图片开首：原论文

　　在这种规则下，可再纯真力总量将达到核电的两倍傍边。

　　在这样的测度下，全人类的动力蹧跶反而可能会在2030年傍边下落，在2050年傍边到达最低值。这是动力转型的阵痛，但却是咱们转折大师变暖，不让人类堕入“大过滤器”的惟一办法。之后，无意人类的动力消费能总结指数级别增长，在用20~30年完成动力转型的情况下，在2371年傍边，咱们无意能就能安全地成为I型致密。

　　虽然卡尔达舍夫品级是个至极口快心直的规则，但它只是故事的一半。咱们自然需要大都动力，但动力的使用效能相同进军。在倡导绿色节能的今天，越来越多拙劣耗的技艺被拓荒了出来，用更少的动力，竣事相同、以致更好的成果。无意，惟有当咱们不需要只是依靠主管的动力来评判致密的范例时，咱们的文理智力获取委果的卓绝。

　　参考文件：

　　https：//www.sciencealert.com/astrophysicists-estimate-when-humanity-could-become-a-type-i-civilization

　　https：//arxiv.org/abs/2204.07070

　　https：//www.iea.org/data-and-statistics

　　本文转自《环球科学》18新利

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