카다셰프 척도

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미래 연구
개념
변화의 가속화 현금 없는 사회 실존적 리스크 미래. 지구 수학 경주 기후. 우주 탐사 우주 카다셰프 척도 무어의 법칙 자원 고갈 특이점 투기적 진화
기술
백캐스팅 인과적 계층 분석 체인 링크 모델 컨센서스 예측 교차 영향 분석 델파이 실시간 델파이 선견지명 미래에 대비하다 퓨처스 휠 선물 워크숍 호라이즌 스캔 기준 클래스 예측 시나리오 계획 시스템 분석 위협 캐스팅 트렌드 분석
테크놀로지 평가 및 예측
크리티컬 설계 디자인 픽션 탐사 공학 과대 광고 사이클 SF 시제품 제작 투기적 설계 테크놀로지의 적성 테크놀로지 스카우트
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카다셰프 척도는 사용할 수 있는 에너지의 양에 따라 문명의 기술 발전 수준을 측정하는 방법이다.이 조치는 1964년 ^[1]소련의 천문학자 니콜라이 카르다셰프에 의해 제안되었다.

이 척도는 가상이며 에너지 소비를 우주 규모로 간주합니다.이후 광범위한 전력 수준(타입 0, IV ~ VI)과 순수 전력 이외의 측정 기준의 사용을 포함하여 다양한 규모의 확장이 제안되었다.

카다셰프는 1964년 소련의 전파천문 우주청취 프로그램을 검토한 과학회의인 뷰라칸 회의에서 발표한 논문에서 그의 규모를 처음 설명했다.이 논문은 문명을 기하급수적 추이에 따라 세 가지 유형으로 분류하는 것을 제안한다.^[1]제1종 문명은 지구상에서 이용 가능한 모든 에너지에 접근하여 소비하기 위해 저장할 수 있다.유형 II 문명은 직접적으로 별의 에너지를 소비할 수 있다.마지막으로, 유형 III 문명은 은하에서 방출되는 모든 에너지를 포착할 수 있다.1980년에 발간된 "외계 지성을 찾는 전략"이라는 제목의 두 번째 기사에서, 카다셰프는 에너지를 이용하고, 스스로를 유지하고, 환경으로부터 정보를 통합하는 능력으로 정의하는 문명에 대해 궁금해한다.1985년과 1997년에 각각 출판된 "초문명의 ^[2]필연성과 가능한 구조에 대하여"와 "우주학과 문명" 두 개의 다른 기사가 뒤따른다. 소련 천문학자는 초문명을 발견하고 SETI 프로그램을 지휘하기 위한 트랙을 제안한다.

Kardashev에 의해 정의된 척도는 두 가지 주요 재평가의 대상이 되어 왔다. 즉, 유형을 정제하는 칼 세이건과 지식경제에 유리하게 에너지를 폐기하는 미치오 카쿠의 것이다.다른 유형의 본질에 대한 다른 논쟁들은 많은 작가들이 카다셰프의 원래 분류를 완성하거나 반박하는 것에 의문을 제기하도록 허용했다.따라서 두 가지 중요한 관점이 나타났다. 하나는 카다셰프의 가설에 의문을 제기하고, 하나는 불완전하거나 일관성이 없다고 판단하는 것이고, 다른 하나는 대체 척도를 확립하는 것이다.카다셰프는 더 진화한 문명의 가능성을 탐구하는 수많은 시나리오를 만들어냈다.이러한 시나리오들은 각각 그들만의 방식으로 문명을 정의하는 카다셰프의 세 가지 가설에 의문을 제기한다: 에너지원, 기술, 그리고 성간 메시지의 전달.

1964년 아르메니아에서 열린 Byurakan 천체물리 관측소에서 선진문명의 탐색과 탐지를 위한 프레임워크가 구축되고 이론화되었다.문명에 대한 기능적 정의에서 출발하여 물리적 법칙의 불변성에 기초하고 인간 문명을 외삽의 모델로 삼아 카다셰프의 초기 모델이 개발되었습니다.몇몇 과학자들은 가능한 문명을 찾기 위해 다양한 연구를 수행했지만, 결정적인 결과는 얻지 못했다.이러한 기준들을 바탕으로, 현재 맥동 또는 퀘이사라고 알려진 특이한 물체들이 확인되었다.카다셰프는 그의 다양한 출판물에서 고려해야 할 일련의 경청 및 관찰 매개변수를 기술하고 있다. 그러나 Samou arl Aronovitch Kaplan과 Guillermo A는 특히 그렇다. Lemarchand, 이것들은 불충분하고 완료되어야 한다고 생각합니다.

니콜라이 카르다셰프의 짧은 전기

1932년에 태어난 니콜라이 카르다셰프는 1955년에 모스크바 주립 대학을 졸업한 소련의 천문학자였다.이오시프 시클로프스키의 지도 아래 스턴베르크 천문연구소에서 일한 뒤 1962년 박사학위를 취득한 뒤 모스크바 러시아 과학아카데미 우주연구소에 입사했다.1963년 그는 소련에서 최초의 외계 신호 탐사를 이끌었고, 세계적인 SETI ^[3]프로그램의 선구자 중 한 명이 되었다.

카다셰프가 정의한 카테고리

카다셰프 척도로 알려진 가상의 분류는 에너지의 ^[3][4]접근과 사용에 대한 이중 기준에 따라 문명의 진화의 세 단계를 구분한다.이 분류의 목적은 특히 카다셰프가 참여한 ^[5]SETI 내에서 외계문명을 찾는 것을 안내하는 것이며, 이는 각 유형에서 사용되는 에너지의 일부가 다른 문명과 소통하기 위한 것이라는 가정 하에 이루어진다.이 스케일을 이해하기 쉽게 하기 위해 Lemarchand는 중간 크기의 라이브러리와 같은 양의 정보를 은하계 전체에서 전송하는 속도를 비교합니다.타입 II 문명은 100초 동안만 송신빔을 통해 이 데이터를 전송할 수 있습니다.비슷한 양의 정보가 약 1000만 광년의 은하간 거리로 전송될 수 있으며, 전송 시간은 몇 주입니다.타입 III 문명은 같은 양의 데이터를 3초의 ^[3][6]전송 시간으로 관측 가능한 우주 전체에 전송할 수 있습니다.

카다셰프의 분류는 연간 1%의 성장률을 가정한 것이다.카다셰프는 인류가 II형에 도달하는 데는 3,200년, ^[7]III형에 도달하는 데는 5,800년이 걸릴 것이라고 믿고 있다.따라서 이들 유형은 수십억의 ^[7]성장률로 서로 분리된다.

타입 I

문명은 "현재 지구에 도달한 레벨에 근접하여 에너지 소비량은 µ4¹⁹×10erg/s"(4×^[8]10와트¹²)이다.제1종 문명은 보통 모항성에서 고향 행성에 도달하는 모든 에너지를 이용할 수 있는 것으로 정의된다(지구의 경우, 이 값은 약 2×10와트이며¹⁷, 2020년 현재 에너지 소비량은 2×10와트이다¹³).천문학자 기예르모 A.레마르칸트는 타입 I을 지구의 태양 일사량과 동등한 에너지 능력을 가진 현생 지구 문명에 가까운 10와트에서 10와트에서¹⁷ 10와트 ^[9]사이이다¹⁶.

타입 II

예를 들어 다이슨 구체나 마트리오쉬카 뇌의 성공적인 완성을 통해 자체 별이 방출하는 에너지를 4×10erg³³/sec ^[8]이상의 에너지 소비로 이용할 수 있는 문명.레마르칸드는 이런 유형의 문명을 별의 전체 방사선 출력을 사용하고 채널링할 수 있는 것으로 정의했다.그러면 에너지 사용량은 태양의 밝기, 약 4×10erg³³/sec(4×10와트²⁶)^[9]와 맞먹습니다.

타입 III

자체 은하 크기의 에너지를 소유하고 있으며 에너지 소비량은 초당 ^[8]4×10erg이다⁴⁴.레마르칸트는 이런 종류의 문명이 약 4×10erg⁴⁴/sec(4×10와트³⁷)^[9]의 전체 은하수의 광도에 필적하는 힘을 가진다고 정의했습니다.

카다셰프는 4종 문명이 불가능하다고^{[citation needed]} 믿었기 때문에 3종을 지나치지 않았다.다만, 새로운 타입(0, IV, V, VI)이 제안되고 있습니다.

인류문명의 현황

현시점에서는 인류는 아직 제1종 문명에 이르지 못했다.물리학자이자 미래학자 미치오 카쿠는 만약 인간이 매년 평균 3%의 비율로 에너지 소비를 증가시킨다면, 그들은 100년에서 200년 사이에 1종, 몇 천년 후에 2종, 그리고 10만년에서 100만 ^[10]년 후에 3종이라는 지위를 얻을 수 있을 것이라고 제안했다.

Carl Sagan은 위에 주어진 I (10 W), II¹⁶ (10²⁶ W) 및 III³⁶ (10 W)에 대한 값을 보간하고 외삽하여 중간값(카르다셰프의 원래 척도에서는 고려되지 않음)을 정의할 것을 제안했다. 이는 공식을 생성한다.

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

여기서 값 K는 문명의 카다셰프 정격이고 P는 사용하는 전력(와트)입니다.이 추정을 사용하면 카다셰프가 정의하지 않은 "타입 0" 문명은 약 1MW의 힘을 통제하게 되며, 1973년 현재 인류의 문명 유형은 약 0.7이다(분명히 1970년대 ^[11]인류의 가치로 10테라와트(TW)를 사용).

2019년 세계 총 에너지 소비량은 581.51엑사줄(161,530TWh)^[12]로, 세이건의 보간 카다셰프 척도의 평균 전력 소비량 18.44TW 또는 0.73에 해당한다.

관측 증거

2015년 은하계 중적외선 방출에 대한 연구는 "카르다셰프 타입 III 문명은 매우 드물거나 지역 우주에 존재하지 않는다"^[13]는 결론에 도달했다.

2016년 센타우루스 드림스 웹사이트의 저자인 폴 길스터는 HD 164595의 신호가 외계 ^[14]생명체에 의해 생성된 경우 유형 I 또는 유형 II 문명의 힘을 필요로 한다고 설명했습니다.하지만 2016년 8월, 이 신호의 기원은 아마도 ^[15]지구 궤도를 도는 군사 위성일 것이라는 것이 밝혀졌다.

에너지 개발

제1종 문명법

• 핵융합 전력의 대규모 응용.질량-에너지 등가치에 따르면 타입 I은 초당 약 2kg의 물질을 에너지로 변환하는 것을 의미한다.이론적으로 약 280kg의 수소를 ^[16]초당 헬륨에 융합함으로써 동등한 에너지 방출을 달성할 수 있으며, 이는 대략 연간 8.9×10kg에⁹ 해당하는 속도이다.1입방 킬로미터의 물은 약 10¹¹ 킬로그램의 수소를 포함하고 있고, 지구의 바다는 약 1.3×10입방⁹ 킬로미터의 물을 포함하고 있는데, 이것은 지구상의 인간이 이용 가능한 수소의 관점에서 지질학적 시간대에 걸쳐 이러한 소비 속도를 유지할 수 있다는 것을 의미한다.
• 많은 양의 반물질은 현재 ^{[citation needed]}기술 수준보다 몇 단계 높은 규모로 전력을 생산할 수 있는 메커니즘을 제공할 것이다.반물질 충돌에서는 입자의 전체 질량이 복사 에너지로 변환됩니다.이들의 에너지 밀도(질량당 방출되는 에너지)는 핵분열을 사용할 때보다 약 4배, ^[17]핵융합으로 가능한 최선의 수율보다 약 2배 크다.1kg의 반물질과 1kg의 물질의 반응으로 1.8¹⁷×10J(180페타줄)^[18]의 에너지가 생성됩니다.반물질은 에너지원으로^{[by whom?]} 제안되기도 하지만 실현 가능성은 희박하다.현재 물리학 법칙에 대한 이해에 따라 인공적으로 반물질을 생성하는 것은 우선 에너지를 질량으로 변환하고, 이는 순수 에너지를 생성하지 않습니다.인공적으로 생성된 반물질은 미래의 기술 발전(반물질에 유리한 CP 위반 등 중입자 수 보존에 반하는 것)이 일반 물질을 반물질로 변환하는 것을 허용하지 않는 한 에너지원으로서의 사용이 아닌 에너지 저장 매체로만 사용할 수 있다.이론적으로, 인간은 미래에 자연적으로 발생하는 반물질의 ^[19][20][21]많은 원천을 재배하고 수확할 수 있는 능력을 갖게 될 것이다.
• 태양광을 전기로 변환하여 재생 가능한 에너지 - 태양 전지를 사용하여 태양광을 집중시키거나 바이오 연료, 풍력 및 수력 발전을 통해 간접적으로.인류 문명이 표면을 완전히 인간이 만든 구조로 코팅하지 않고서는 지구의 총 흡수 태양 에너지와 맞먹는 것을 사용할 수 있는 방법은 알려져 있지 않다. 이것은 현재의 기술로는 불가능하다.하지만, 만약 문명이 매우 큰 우주 기반 태양 발전 위성을 건설한다면, 타입 I의 전력 수준은 달성될 수 있을 것이다. 이것은 햇빛을 극초단파 전력으로 변환하고 지구 상의 수집가들에게 빔을 보낼 수 있다.

제2종 문명법

• 유형 II 문명은 유형 I 문명과 동일한 기술을 사용할 수 있지만, 많은 행성계의 많은 행성들에 적용되었습니다.
• 다이슨 구 또는 다이슨 군집과 이와 유사한 구조물은 원래 프리먼 다이슨이 별을 완전히 감싸고 그 에너지의 ^[22]대부분 또는 전부를 흡수하기 위해 궤도를 도는 태양 발전 위성들의 시스템으로 설명한 가상의 거대 구조물이다.
• 사용 가능한 에너지를 생성하는 또 다른 방법은 블랙홀에 별의 질량을 공급하고 강착 ^[23][24]원반에 의해 방출된 광자를 모으는 것입니다.덜 이국적인 것은 단순히 이미 강착 원반에서 빠져나온 광자를 포착하여 블랙홀의 각운동량을 감소시키는 것입니다. 이것은 펜로즈 과정이라고 알려져 있습니다.그러나 이것은 타입 III 문명만이 달성할 수 있을 것이다.
• 스타 리프팅은 진보된 문명이 다른 용도로 통제된 방식으로 별의 물질 중 상당 부분을 제거할 수 있는 과정이다.
• 반물질은 여러 메가스케일 엔지니어링 프로세스(예: 앞에서 언급한 스타 리프팅)의 산업 부산물로 생산될 가능성이 높기 때문에 ^{[citation needed]}재활용될 수 있습니다.
• 충분히 많은 수의 별들로 이루어진 다중 별 시스템에서, 각 개별 별의 출력 중 작지만 유의한 부분을 흡수합니다.
• 별의 엔진은 별을 움직이는 데 사용될 수 있다.

제3종 문명법

• 유형 III 문명은 유형 II 문명과 동일한 기술을 사용할 수 있지만 ^[25]하나 이상의 은하의 모든 가능한 별에 개별적으로 적용됩니다.
• 그들은 또한 대부분의 ^{[citation needed]}은하 중심에 존재하는 것으로 추정되는 초대질량 블랙홀에서 방출되는 에너지를 이용할 수 있을 것이다.
• 화이트 홀은 이론적으로 물질을 외부로 끌어냄으로써 대량의 에너지를 제공할 수 있습니다.
• 감마선 폭발의 에너지를 포착하는 것은 고도의 문명을 위한 이론적으로 가능한 또 다른 동력원이다.
• 퀘이사의 방출은 작은 활동 은하와 비슷하며, 수집이 가능할 경우 거대한 동력원을 제공할 수 있습니다.

문명의 영향

산업혁명과 같이 인류문명이 대규모로 이행한 역사적 사례가 많다.카다셰프 규모 수준 사이의 전환은 문명의 기존 영역에서 이용 가능한 자원의 엄격한 한계를 뛰어넘는 것을 수반하기 때문에 사회적 격변의 비슷한 시기를 잠재적으로 나타낼 수 있다.일반적인 추측에^[26] 따르면 0형에서 1형으로의 이행은 자멸의 강한 위험을 수반할 수 있다.왜냐하면, 어떤 시나리오에서는, 맬서스의 재앙처럼, 문명의 본고장 행성에 더 이상 확장의 여지가 없기 때문이다.예를 들어, 적절한 열처분이 없는 과도한 에너지 사용은 유형 I에 접근하는 문명의 행성을 지배적인 생명체와 그 식량원의 생물학에 적합하지 않게 만들 수 있다.지구의 경우 해수 온도가 35°C(95°F)를 초과하면 해양 생물이 위험에 처할 수 있으며 포유류가 신진대사에 적합한 온도로 냉각하는 것이 불가능하지는 않더라도 어려울 수 있다.물론 이러한 이론적인 추측은 미래의 공학 및 기술의 적용을 통해 문제가 되지 않을 수 있습니다.또한, 문명이 유형 I에 도달했을 때, 폐열이 행성계 전체에 분산될 수 있도록 다른 행성들을 식민지로 만들거나 오닐형 식민지를 만들었을 수 있다.

생물 형태의 한계와 컴퓨팅 기술의 진화는 타입 I에서 타입 II로 이행하는 동안 마인드 업로딩과 인공지능을 통해 문명의 변혁을 가져와 디지털화된 문명으로 이어질 수 있다.

원래 스케일로 확장

카다셰프 척도에 대한 많은 확장과 수정이 제안되었다.

• 유형 0, IV 및 V 카다셰프 정격:가장 직접적인 규모 확장으로는 카다셰프 척도에서 순위가 매겨지지 않는 0형 문명과 심지어 전 우주를 통제하거나 사용할 수 있는 IV형 또는 우주의 집합을 통제하는 V형 문명이 포함될 것이다.눈에 보이는 우주의 출력은 10 W의⁴⁵ 몇 가지 크기 안에 있습니다.그러한 문명은 현재의 과학적 이해에 근거해 추측의 한계에 접근하거나 그 이상이며, 가능하지 않을 수도 있다.
  • 졸탄 갈란타이는 그러한 문명은 그 활동이 자연의 작용과 구별할 수 없기 때문에 발견될 수 없다고 주장했다.^[27]
  • 미치오 카쿠는 저서 "초공간과 평행세계"에서 암흑 ^[28]에너지와 같은 "초유기적인" 에너지원을 이용할 수 있는 제4종 문명에 대해 논했다.

카다셰프 대체 정격 특성

기타 제안된 규모의 변경은 시스템의 '관리', 사용된 정보의 양 또는 매우 큰 것과 반대로 매우 작은 것에 대한 통제 진행과 같은 다양한 지표를 사용한다.

• 행성 마스터(로버트 주브린):순수 전력 사용량 이외의 메트릭도 제안되고 있습니다.하나는 에너지만을 ^[29]고려하는 것이 아니라 행성, 시스템 또는 은하의 '마스터리'이다.
• 정보 마스터(칼 세이건):대신에, 칼 세이건은 순수한 에너지 사용 외에 또 다른 차원을 추가할 것을 제안했는데, 그것은 바로 문명이 이용할 수 있는 정보이다.
  • 그는 문자 A를 10개의 고유한 정보 비트(기록된 인류 문화보다 작음)를 나타내도록⁶ 할당하고, 각각의 연속된 문자를 Z 문명이 10비트를 가질³¹ 수 있도록 크기 증가 순서를 나타내도록 할당했다.
  • 이 분류에서 1973년 지구는 10비트의 정보에 접근할¹³ 수 있는 0.7H 문명이며, 2018년 지구는 0.73J 문명이었다.
  • 세이건은 많은 독특한 정보가 은하 초은하단의 모든 지능적인 종족보다 더 클 것이라고 추측하고 우주가 더 먼 거리에서 효과적으로 정보를 교환할 수 있을 만큼 충분히 나이가 많지 않다는 것을 관찰하면서, 어떤 문명도 아직 Z단계에 도달하지 않았다고 믿었다.
  • 정보와 에너지 축은 엄밀하게 상호의존적이지 않기 때문에 레벨 Z 문명도 카다셰프 타입 ^[11]III일 필요가 없습니다.
• 마이크로차원 마스터(John Barrow):John D. Barrow는 인간이 점점 더 큰 환경보다는 점점 더 작은 규모로 환경을 조작하는 능력을 확장하는 것이 더 비용 효율적이라는 것을 발견했다고 관찰했다.따라서 그는 타입 I-마이너스에서 타입 오메가-마이너스로 역분류를 제안한다.
  • 타입 I-마이너스는 구조물 건설, 채굴, 결합 및 고체파괴 등 그 자체의 규모 이상으로 물체를 조작할 수 있다.
  • 타입 II-마이너스는 유전자를 조작하고 생물의 발달을 변화시키고, 자신의 일부를 이식 또는 교체하고, 유전자 코드를 읽고 엔지니어링할 수 있다.
  • 타입 III-마이너스는 분자와 분자 결합을 조작하여 새로운 물질을 만들 수 있다.
  • 타입 IV-마이너스는 개별 원자를 조작하고, 원자 규모의 나노 기술을 만들어 내고, 복잡한 형태의 인공 생명체를 만들 수 있다.
  • 타입 V-마이너스는 원자핵을 조작하고 이를 구성하는 핵자를 엔지니어링할 수 있다.
  • 타입 VI-마이너스는 물질의 가장 기본적인 입자(쿼크와 렙톤)를 조작하여 소립자 집단 사이에 조직적인 복잡성을 만들 수 있으며, 그 정점은 다음과 같습니다.
  • 오메가 마이너스 타입은 공간과 ^[30]시간의 기본 구조를 조작할 수 있다.
    

이 분류에 따르면 인류 문명은 III-마이너스와 IV-마이너스 사이의 어딘가에 있다.

• 문명 범위(로버트 주브린):로버트 주브린은 카다셰프 척도를 에너지 사용보다는 문명이 우주에 얼마나 널리 퍼져 있는지를 나타내기 위해 적용했다.
  • 그의 정의에 따르면, 제1종 문명은 지구 전체에 퍼져있다.
  • II형은 각각의 항성계에 광범위한 군집을 가지고 있다.
  • III형은 ^[29]은하를 식민지로 만들었다.

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레퍼런스

추가 정보

외부 링크

라이브러리 리소스 정보 카다셰프 척도

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• 카다셰프 문명
• 우주생물학:살아있는 우주
• 외계 기술 활동의 검출 가능성
• 문명 플래시 애니메이션
• 카르다셰프 이후: 슈퍼 문명과의 이별
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• Dr.의 문명유형에 대한 설명미치오카쿠
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• 외계 문명은 어떻게 생겼을까? Kurzgesagt의 짧은 YouTube 비디오인 The Kardashev Scale은 주제를 설명하고 시각화합니다.
• SciFi Thoughts의 오디오 팟캐스트, 우주문명에 관한 큰 그림 카다셰프 스케일