Астрофизика и инопланетные цивилизации: что такое шкала Кардашева

Контакт с инопланетными цивилизациями и населяющими их существами нам еще предстоит (но это не точно). И хорошо бы заранее иметь примерное представление о том, какие они из себя. Учитывая, как много мы знаем о Вселенной и нашей собственной цивилизации, мы уже должны иметь некоторые обоснованные догадки. Так и есть: несколько десятилетий назад российский астрофизик придумал систему классификации для описания гипотетических инопланетян, шкалу Кардашева.

Что такое шкала Кардашева

Шкала была придумана Николаем Кардашевым, космологом советской эпохи. Несмотря на возраст (ученому 85 лет), Кардашев продолжает работать заместителем директора Российского института космических исследований при РАН. В 1950-х годах, когда его родители находились в сталинских трудовых лагерях, он стал аспирантом факультета механики и математики Московского государственного университета. Его интересовала астрофизика и теоретический потенциал черных дыр, а также поиск внеземного разума.

Примерно в то же время Фрэнк Дрейк запустил проект Ozma, ставший пионерской попыткой обнаружить пришельцев, просканировав небо на предмет радиоизлучения. Кардашев начал задаваться вопросом, могут ли инопланетные цивилизации опережать нас в развитии, и если да, то насколько «громко» могут звучать их сообщения в космосе.

Это побудило Кардашева написать статью «Передача информации внеземными цивилизациями», в 1964 году опубликованную в «Астрономическом журнале». В ней он предложил простую систему нумерации от одного до трех, которую можно было бы использовать для классификации гипотетических внеземных цивилизаций в соответствии с количеством энергии, находящейся в их распоряжении. Он хотел количественно оценить доступную им мощность, которую они могли использовать для передачи информации.

Сегодня шкала Кардашева расширена и пересмотрена: она может охватить не только возможности коммуникационных технологий. Астробиологи и космологи теперь используют ее, чтобы описать количество энергии, доступной внеземному разуму для любых целей. Шкала часто используется для догадок о видах технологий, которые характеризуют передовые цивилизации.

Тип I

В своей статье Кардашев писал, что цивилизация первого типа будет находиться на «технологическом уровне, близком к уровню, достигнутому в настоящее время на Земле, с потреблением энергии примерно 4*10¹⁹ эрг/сек». Это около 4*10¹² Вт.

Тип I, как правило, описывает гипотетическую цивилизацию, которая обуздала всю энергию, доступную ей на своей родной планете. Как сказал физик Мичио Каку, это цивилизация планетарного масштаба, которая может «контролировать землетрясения, погоду и даже вулканы». Она использует каждый дюйм пространства и строит «города на океанах».

Для того чтобы цивилизация достигла статуса Типа I, она должна захватить всю солнечную энергию, которая достигает планеты, и все другие формы энергии, которые планета производит.

Статус Типа I может быть по-настоящему достигнут только после того, как вся планета будет физически модифицирована, чтобы максимизировать потенциал ее производства энергии. Например, вся планета могла бы быть перестроена так, чтобы принять форму массивной солнечной батареи.

Совершенно очевидно, что мы не являемся цивилизацией Типа I (по крайней мере, не этим переосмыслением первоначального описания Кардашева). Но Каку предсказывает, что Земля станет ею через сотню или двести лет. Это может произойти и раньше, если рост технологий будет продолжаться в нынешнем головокружительном темпе.

Тип II

Каждый новый уровень шкалы Кардашева на порядок выше предыдущего. Кардашев заметил, что темпы потребления энергии человечеством неуклонно возрастают. Он писал: «На основе статистических данных, ежегодный рост этих расходов будет составлять 3-4% в течение следующих 60 лет». Следовательно, он предсказал, что примерно через 3200 лет «потребление энергии будет равно энергии Солнца в секунду, т.е. 4*10³³ эрг/сек».

Это натолкнуло его на мысль о цивилизации Типа II. Для того, чтобы получить такое большое количество энергии, планета должна использовать всю энергию своей родительской звезды. Для этого нужно построить сферу Дайсона.

Эта гипотетическая мегаструктура, оболочка, придуманная Фрименом Дайсоном в 1959 году, огибает звезду и покрывает невероятно большую площадь – примерно в 600 миллионов раз больше площади поверхности Земли. Большинство выходной энергии Солнца будет доступно для использования на планете.

Трудно предсказать, когда мы можем стать цивилизацией Типа II, но физик Стюарт Армстронг говорит, что мы могли бы начать работать над проектом сферы Дайсона уже через несколько десятилетий, и скорости строительства будут постепенно расти.

Всю эту энергию развитая цивилизация – возможно, постбиологическая по своей природе – использует для питания своих суперкомпьютеров и межзвездной колонизации.

Тип III

Кардашев описал Тип III следующим образом: «Цивилизация, обладающая энергией в масштабе собственной галактики, с потреблением энергии примерно 4*10⁴⁴ эрг/сек». Излишне говорить, что это огромное количество энергии – где-то между 10³⁶ Вт до 10³⁷ Вт.

Каждый дюйм галактики, в которой обитает такая цивилизация, будет колонизирован, каждый клочок материи будет эксплуатироваться для получения энергии. Для внешнего наблюдателя галактика окажется полностью невидимой.

Для перехода от Типа II к Типу III цивилизации потребуется от 100 000 до миллиона лет. С нашей точки зрения эта цивилизация будет выглядеть, как дыра в галактике или необъяснимо большое пустое открытое пространство. Условно говоря, Boötes Void – огромный кусок Вселенной, который почти полностью лишен звезд и галактик – может быть цивилизацией, достигнувшей третьего типа.

Исследователь лаборатории Fermilab Ричард Карриган считает, что мы должны искать признаки внеземных цивилизаций не в нашей собственной галактике, а в соседних. Мы имеем шанс обнаружить цивилизации, которые переходят от Типа II к Типу III: они будут выглядеть как массивный пузырь, распространяющийся наружу от звезды-источника. Его коллега Рэй Виллард поясняет: «Возможно, суперцивилизация начнет волну колонизации, которая распространится на соседние звезды. Каждое ответвление будет создавать сферу Дайсона вокруг главной звезды. Логика заключается в том, что после того, как вы построили забор на заднем дворе, вы можете начать думать о постройке Великой Китайской стены.

Такие цивилизации будут обнаружены как аномальные темные пустоты. Если наблюдать эти пустоты при инфракрасном свете, они должны ярко светиться тепловым излучением, и это докажет, что это не просто пустое пространство, где отсутствуют звезды».

Хороший кандидат на такую цивилизацию – Галактика Андромеды, которая находится всего в 2,5 миллионах световых лет от нас.

Типы IV, V

Кардашев остановился на Типе III, но его последователи вывели идею на новый уровень. Тип IV, по их мнению, это внеземной разум, который использует всю мощь галактического сверхскопления, а тип V, как вы догадались, обладает властью над Вселенной.

Необоснованные предположения

Шкала Кардашева предоставляет большую пищу для размышлений, но насчет нее возникают и вопросы. Прежде всего, никаких эмпирических доказательств, свидетельствующих о наличии цивилизаций второго или третьего типа в нашей или соседних галактиках, не существует. Парадокс Ферми, который еще называют «парадоксом великой космической тишины», предполагает, что цивилизации могут никогда и не стать мигрирующими, что делает существование Типа III маловероятным. Если существуют цивилизации Кардашева, мы должны ожидать, что значительные области соседних галактик «исчезнут» из визуального спектра, но так не происходит. Мы также до сих пор не обнаружили ничего похожего на сферы Дайсона.

Другая проблема шкалы Кардашева – это предположение, что у передовых цивилизаций будет ненасытный аппетит к энергии. Это касается даже первого типа. В конечном счете все сводится к потребностям цивилизации финальной, высшей стадии, которая успешно превратится в постбиологическую. Но, возможно, превращение галактики в массивный суперкомпьютер может быть последним, чего хочет продвинутая цивилизация. Внеземной разум может иметь другие желания и цели, которые разнятся с целями цивилизаций согласно шкале Кардашева. Но точно этого сказать нельзя. Поэтому давайте продолжать смотреть и слушать.

Оригинал статьи