地球是整個宇宙中一個微不足道的小點,如果把宇宙中所有的星球都比喻成沙子,那麼地球可能連一粒小小的沙子都算不上。
但是正是在這顆藍色的小點上,奇蹟般地誕生了生命,並且完成了延續了四十億年,更可貴的是還誕生了人類這樣的智能物種,就是人類這樣毫不起眼的文明,卻通過研究宇宙微波背景輻射算出了宇宙的年齡是一百三十八億年,並且誤差不超過兩千萬年。從這一點來說,人類既是渺小的又是偉大,我們很難相信,人類是宇宙中的唯一文明,也不能自大的認為我們是宇宙中的第一批文明宇宙。
在其一百三十八億年的時間裡,有極大的可能誕生,又毀滅了無數的文明,人類存在的時間只相當於整個宇宙年齡的0.00015%,如果存在其他的外星文明,那麼在剩下的99.99985%的時間裡,又會誕生們多少的文明。某些文明如果經過了一億,甚至是十一年的發展,他們會是什麼樣子,他們是否已經發展到了我們完全無法想像的狀態。
1964年,一名叫做尼古拉卡爾達肖夫的前蘇聯天體物理學家在觀測了類星體CTA-102後提出了一個假想。他認為宇宙中的一些文明可能比我們要領先數百萬年,或者是數十億年。他創建了一個分類體系,認為一個文明,作為一個整體,主要取決於兩樣東西:能源和科技。而能源是科技獲得發展的前提,即:一個文明產生的能源越多,他們的科技就越發達,所有的文明發展,都需要利用能源,那麼根據能源消耗,可以用來假設和衡量潛在的文明水平。這個就叫做卡爾達肖夫指數,卡爾達肖夫最初只定義了三級文明。但是後續的研究人員根據這個模型,把這個等級擴充到了七級。
零級文明就是使用所在行星的天然資源,像是樹木煤、石油和天然氣來獲得能源。這種文明的標誌性特徵就是任何火箭都依賴於化學原料藥的推進。在文明等級中,這類文明相當於嬰幼兒階段,只能爬行,還不能站立行走,就像是被禁錮在五行性上的文明。不幸的是,人類目前就處於零級文明,因為卡爾達肖夫提出了一個文明,每秒產生多少能量的標準。
根據他的說法,第一級文明大概每秒需要產生10^16瓦特的能量,而著名的天體物理學家卡爾薩根建議使用中間值建立一個公式來計算文明的等級,其中k就是卡爾達肖夫指數,p就是這個文明使用的電力,用瓦特為單位。他計算出人類文明指數在1973年的時候是0.7左右,因為1973年,整個人類使用了10TW的電力,而到了2015年,全世界總能源消耗為550ij,相當於17.54TW,那帶入這個公式計算可以得出0.72。那麼人類當前就是0.72。二級文明,每升零點一及所利用的能量總和,將是之前的10倍。所以從0.72到1還是相當困難。
著名的理論物理學家加來道雄認為,人類要達到一級文明,還需要100到200年的時間,而達到一級文明。如果要完全依靠地球的自然資源,也許等到資源耗盡也達不到。而這其中的關鍵不是如何開採更多的石化資源,因為這些總有耗盡的一天,而是兩個方向,第一就是如何更好地利用核能,比如前段時間很火的可控核聚變技術,因為人類可以製造武器,不代表人類可以將其轉化為能源,人類目前的核電廠只是非常初級的核裂變技術,而使用核聚變產生能源,只要往前跨一大步。
只有人類真正掌握了核聚變技術,並將其轉化為清潔的能源,人類才能快速跨越到一級文明。第二是如何更好地利用太陽能,太陽能是太陽內部或者表面的黑子連續不斷核聚變反應產生的能量。儘管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的二十二億分之一。但是太陽每秒鐘釋放到地球上的能量總和,相當於目前全世界一年能源總消耗的3.5萬倍。但是太陽能的光熱、光電和光化學的直接轉化是個問題,而且太陽能的能量密度低,如何收集和存儲也是一個問題,所以大幅度提高太陽能的使用率也是跨越到一級文明的關鍵。
一級文明就是行星文明。可以使用和存儲所在行星上的所有可用能源,包括風能、水能太陽能以及一切的行星上可以獲取的能量。當然,這種並不是把行星的所有資源都耗盡,而是使用刑期上的一切資源能夠達到的能量池,就是能否達到每秒產生1016瓦特的能量。這一期文明能夠利用他們母行星上的所有可用資源,巧妙地駕馭整個世界的能量輸出。
要達到一級文明,至少要掌握可控核聚變技術,能夠高效地利用太陽能、風能、地熱能潮汐能等清潔能源,並且普及這些能源技術,可以在深海地球內部和近地軌道自由活動,可以人為控制地質活動、大氣活動、海洋活動、生物圈等自然存在,對微觀領域的認識也必須更進一步。一級文明已經不再需要化石燃料,因為他們是有限和不可持續的,取而代之的是行星上正在進行的自然過程,如陽光、風和潮汐,特別是對太陽能的獲取。比如NASA提出的天機太陽能的想法,就是將巨大的太陽能收集器放置到地球軌道,這裡沒有地球大氣的擴散,利用效率成倍增加,也不是夜晚的影響。只要獲得高效轉化太陽能為電能的方法,這個時候獲取能量就像獲取氧氣一樣簡單。
一級文明的火箭不再使用化學燃料,因為化學燃料火箭存在極限速度,如果不藉助引力彈弓,甚至連第三宇宙速度都無法突破,衝出太陽系都不可能。所以一級文明不再可能使用這種效率低下的推進器,取而代之的是鋰離子推進器、正電子催化核聚變推進器、光子火箭發動機,這樣就可以輕鬆超越第三宇宙速度,但是能量的獲取只是達到一級文明的一種表現。
這個時候的文明,從零級文明的亞全球化進化到了真正的全球化,全世界將擁有一種通用語言,這種語言將被當作官方語言在全世界推廣,而本國語言則變成了一種方言。目前看來,英語和中文都有這種可能,這樣看未來世界格局的發展和變化。會出現一種通用貨幣。而目前的加密貨幣則是這個領域的一種嘗試。更令人印象深刻的是,一級文明還能控制全球的天氣,全球變暖和海平面上升,這個話題將會被終結,甚至還能避免進入到下一次的冰河期,而且還能極為精準的設定天氣,天氣預報將變得如節目預告一樣精準,而全球會更好的協調雨水,包括在乾旱地區多下雨和潮溼地區少下雨,未來可能會制定一整年的天氣。你可以為未來一年做好各種規劃,包括購買衣物,這也許會成為一種常態。
人類要達到一級文明就能控制整個地球的能量輸出,可以隨心所欲的控制天氣、河流、土地、生物和海洋,甚至控制地上類物質的變化興衰,人類治癒了大部分疾病,壽命將會進一步提升,達到自然壽命的極限,也就是一百五十歲左右。人類還將在天空、海洋、地下建造各種居住設施。人類的足跡也將踏遍太陽系的各大行星及衛星,以及對火星和金星進行改造,使之成為地球之外適合人類居住的行星。
人類在這個階段開始正式接觸外星文明,公開來到地球的所有外星文明,並和他們建立初步的外交關係,並且開始了解到宇宙中存在著邪惡的外星文明。基於對這些邪惡文明的恐懼,這個時候的旅行者號還未衝出太陽引力範圍,人類將會使用更為先進的探測器追上旅行者號,並將其摧毀。同時也不再主動向升空發射無線電信號。加來道雄認為,人類要達到一級文明的全部科技水平,預計還需要三千年的時間。
二級文明就是恆星文明,可以控制所在恆星的總能量。我們知道核心就是所在星系的最大能量來源。而當一級文明所在的星球,甚至是所有的行星及衛星都不能滿足其文明進展所需要的能源時,恆星就成了他們下一步的能量來源。
1959年,美國著名的理論物理學家,曾是愛因斯坦副手的弗裡曼戴森認為,任何技術文明對於能量的需求都是穩步增長的。如果人類文明能夠延續足夠長的時間,就必然有一天對能量的需求會膨脹到利用其母恆星全部的能量輸出。他認為就有必要建立能夠攔截和收集母恆星發出的所有能量的軌道結構。這個就叫做戴森球。
戴森球就是利用一種人造巨型結構,完全包裹住恆信,並獲取其大部分或者是全部的能量輸出,球裡直徑將超過兩億公裡。戴森認為這樣的結構是在宇宙中長期存在,並且能源需求不斷上升的文明的邏輯必然。但這樣做顯然是不合邏輯的,首先就算按耗費掉整個太陽系的物質,也建造不出這樣一個戴森球,因為這個戴森球首先會比太陽還大,而太陽佔整個太陽系質量的百分之99.86%;另一方面,太陽巨大的引力,並不允許這種結構的球體存在。
所以實際的戴森球有三種方案,一種叫做戴森環,是使用一系列恆星收集器,排成一個圓環,軌道半徑為一個天文單位,收集器中心圍繞圓形軌道分隔三度均勻分布,這樣的結構,可以利用恆星能量的百分之一,要知道這個能量數值也是非常驚人的。第二種方案叫戴森雲,由數目巨大的密集環繞恆星運行的獨立結構組成,獨立結構全部由人工智慧機器人生產。這些結構即是一個恆星,能量收集器又是一個小型城市,直接提供完美的居住環境,同時還有取之不盡的能源。第三種方案叫戴森泡,就像是一個虛擬網絡,此方案不適用環繞軌道的方法,而是通過巨大的承受光壓的太陽帆來抵消太陽的引力。這種方法實踐起來仍存在問題,但是對於二級文明來說,有潛力達到。
環繞母恆星的太陽帆衛星需要一個總密度為0.78克每平方米的帆,這相當於小行星至神星的質量理論上,如果造出並圍繞恆星部署了足夠數量的太陽帆衛星,那麼就能組成一個非固定的戴森球。這種結構既沒有受到巨大壓力影響的缺點,也不必達到固定結構的戴森球所需要的超大質量,同時可以吸收到恆星的大部分能量,但缺點是這種殼體有的跟固定結構的戴森球一樣的光學和熱力學特性,可以被其他宇宙文明通過類似的方法偵測到。因為太陽能收集器,會吸收和再輻射的恆星的能量,收集器輻射出的波長取決於他們的溫度以及材料的發射光譜,由於收集器最有可能是由重元素製造而成,而在恆星的光譜中並不常見,因此該恆星系統可能輻射出不合常規的光譜類型就被其他文明觀測到。
2009年只在搜尋地外行星的克卜勒太空望遠鏡升空,使用凌日法對覆蓋天鵝座和天琴座的超過15萬顆恆星亮度進行精確監測,在2015年9月,一顆編號為KIC9462852,距離地球一千四百公裡座,位於天鵝座的恆星,出現了一些難以解釋的行為。一名美國女天文學家卡薩比博亞興對此問題進行了分析並發表了詳細的研究論文。因此,這顆不同尋常的恆星也被稱為塔比星。當正常的行星從恆星表面經過時,恆星亮度出現下降,光度曲線上出現一個對稱而光滑的下降曲線,一般行星經過恆星時,恆星的亮度下降會在百分之一以內。
比如木星這種巨大的行星經過太陽時,也只會造成太陽亮度下降百分之一,而這個塔比星第一次被觀察就下降了百分之十五的亮度,而第二次被觀察則下降了百分之二十二的亮度。這表示這並不是一顆行星在遮擋恆星的光,而是某個寬度相當於塔比星一半的物體。而科學家想第三次觀察這顆塔比星的亮度變化是,克卜勒望遠鏡突然出現了轉向輪故障,之後一直修不好就只好退役了。
科學家給出的解釋有:塵埃說、宇宙彗星群說和巨大小行星撞擊說,最新的解釋是通過反推法,如果要造成這種亮度變化,就說明這個塔比星周圍有一個半徑是木星五倍的行星,帶有一個有小行星群組成的光環。這樣在通過恆星的時候,會造成亮度下降百分之二十二之多。但是這樣還是不能解釋,恆星的亮度一直變化,而且目前,並沒有在宇宙中觀察到此類狀態的行星。所以這就不得不讓人聯想到了戴森球的存在。
有人在宇宙沙河軟體中模擬了這一景象。如果塔比星亮度被遮擋住百分之二十二,那麼將會是一個什麼樣的物體。這個東西特別像科幻電影《降臨》中的那個巨大的黑色飛行器,而塔比星的亮度變化不一致,說明這個巨大的物體有可能可以隨意改變位置,進行不同能量等級的回收。如果這真的是戴森球,那麼這個距離地球一千四百光年以外的天鵝座塔比星系,應該出現了一個二級文明,領先人類至少十萬年以上。而人類達到二級文明以後,整個地球會逐漸統一為一個整體,不再有國家和地域的限制,種族概念也逐漸消失。這個時候只有一種人,那就是地球人。科學家認為,人類將在十萬到一百萬年內達到二級文明。
三級文明就是星系文明,可以控制就開發整個所在星系的能源,三級文明可能會使用二級文明所使用的相同技術,但已經有能力把這種技術複製到整個星系的恆星。同時在每個星系的中心都存在一個巨大的黑洞,而星系有可能就是圍繞這個黑洞旋轉。因此這個超大質量的黑洞也會成為三級文明的能量來源。那麼如果黑洞的另一頭是白洞,那麼理論上,三級文明還可以通過手機向外推進的物質來提供大量的能量。而三級文明可能早已掌握了反重力推進器、量子推進器、星際衝壓發動機和超空間發動機,這些我們目前還處於想像階段的技術。
空間跳躍已經實現,本星系的旅行已經變成了可能。由於這個階段的文明飛行器仍未超過光速,因此星際旅行仍然要耗費大量時間。這個文明已經完全治癒了所有的疾病,並且通過各種方式尋求永生的可能,意識轉移、生化軀體、記憶儲存,可以說能獲得到無限的生命,但是死亡在這一文明階段,死亡依然無法完全避免,比如記憶備份被摧毀。
三級文明已經有能力建立某種星際連接的網絡。在星際中作為空間跳躍的支點,已經獲知了本星系中所有文明的存在,但由於星系擴張,難免和其他文明產生衝突,所以星際戰爭在這一有文明中極有可能上演,這級文明會加入星系聯盟,成為整個星系聯盟的一分子,遵循相關規定。比如不主動接觸某個處於零級文明的星球,或者在一定條件的限制下對其進行觀察。這時星系中的每個三級文明都將設立一個保護區,三級文明也有責任去保護這些區域的文明。三級文明也達到了卡爾達肖夫所認為的極限。他認為文明達到三級,以後就不可能再繼續了。沒有任何文明將超越三級文明,但問題是,如果三級文明就是最終的文明,那麼我們這個宇宙又是從何而來呢?