فرادید؛ بشر همواره با حس کنجکاوی تمام نشدنی‌اش، همراه با ترس از ناشناخته‌ها به آسمان شب نگریسته است. چیزی وصف ناپذیر که مستقیماً در طبیعت ما حک شده است، ما را به دنبال کاوش در عمیق‌ترین نقاط جهان هستی رهنمود می‌کند. بشر پیشتر از کره ماه بازدید کرده است و قصد دارد مستعمره‌ای در آنجا ایجاد کند تا دروازه‌ای برای مقاصد بیشتر در منظومه شمسی باشد.
به گزارش فرادید؛ نزدیکترین هدف ما به عنوان یک تمدن این است که روی ماه مستقر شویم و شاید در آینده، استعمار همه سیارات در منظومه خورشیدی، از آن ما باشد. اما احتمالاً تا کجا می‌توانیم پیش برویم؟ محدودیت‌های توسعه یک تمدن چیست؟ بشریت به چه دستاورد‌های غیر قابل تصوری میتواند برسد؟ پاسخ ممکن است در «مقیاس کارداشف» نهفته باشد.
انرژی
در سال 1964، ستاره شناسی به نام نیکولای کارداشف سطح توسعه تمدن را بر اساس مقیاس 3 سطح تعریف کرد. مقیاس او بر اساس انرژی بود. او کاملاً منطقی فرض کرد که هرچه تمدن پیشرفته‌تر باشد، از انرژی بیشتری نیز استفاده خواهد کرد؛ بنابراین تمدن‌ها را به 3 طبقه انرژی تقسیم کرد:
✓ نوع اول، که از کل انرژی سیاره میزبان خود استفاده می‌کند.
✓ نوع دوم، از کل انرژی ستاره خود استفاده می‌کند.
✓ نوع سوم، انرژی را در مقیاس کهکشانی جمع آوری می‌کند.
همچنین یک تقسیم بندی نوع 0 وجود دارد که هر تمدنی زیر سطح نوع 1 است.
آستانه مصرف انرژی برای 3 طبقه تمدنی به شرح زیر است: II (بالاتر از 10²⁶W)، و نوع III (بالای 10³⁶W). اخیراً ستاره شناسان دیگر مقیاس کارداشف را افزایش داده اند و 2 نوع تمدن دیگر را اضافه کرده اند: نوع IV (10⁴⁶W) و حتی انواع V-VII.
در صورتی که این امر توسط قوانین فیزیک مجاز باشد، تمدن‌های عالی‌ترین نوع به طور فرضی قادر خواهند بود انرژی کل جهان را به دست آورند؛ بنابراین، به طور کلی، تمدن‌ها را می‌توان با مصرف انرژی توصیف و طبقه بندی کرد. هرگونه پیش فرض در مورد قابلیت‌های تمدن‌های طبقات مختلف در مقیاس کارداشف کاملاً فرضی است: بشر هنوز با هیچ تمدن دیگری در کهکشان روبرو نشده است.
تمدن‌های نوع 0: توسعه تمدن‌ها
تمدن نوع 0 "پیش سیاره ای" نامیده می‌شود. این نوع تمدن از کل انرژی ممکن از منابع خود سیاره مانند سوخت‌های فسیلی یا انرژی زمین گرمایی (و منابع خارجی جزئی مانند بخش کوچکی از تابش ستاره میزبان) استفاده می‌کند. چنین تمدنی در مقیاس کارداشف ابتدایی تلقی می‌شود، اما لازم به ذکر است که بشر در حال حاضر تنها اندکی از تمدن نوع 0 خود را جدا کرده است.
ما به ندرت مصرف مقادیر قابل توجهی انرژی را در مقایسه با کل انرژی موجود روی زمین (شامل تمام سوخت هسته‌ای، تمام نور خورشید، تمام باد، انرژی جزر و مدی) آغاز کرده ایم. با این حال، ما در بهره برداری از بیشتر منابع انرژی تجدید ناپذیر سیاره خود مانند سوخت‌های فسیلی کار نسبتاً خوبی انجام داده ایم. با استفاده از آخرین برآورد‌ها، بشریت در مقیاس کارداشف در حدود 0.73 خواهد بود.
به خاطر داشته باشید که گستره تمدن‌های نوع 0 بسیار بزرگ است: از باکتری‌هایی که درصد کمی از انرژی را از دریچه‌های زمین گرمایی نور خورشید استفاده می‌کنند گرفته تا تمدنی که به طور قابل توجهی انرژی بیشتری (و پیشرفته تری) از بشر مصرف می‌کند. ما هنوز تا نهایی شدن مرحله نوع 0 خود فاصله زیادی داریم.
ما اولین گام‌های تکنولوژیکی خود را در جهت تمدن‌های نوع 1 برداشته ایم: ما در حال حاضر ایده‌ای داریم که چگونه از انواع بزرگ نیروی زمین استفاده کنیم. از مفاهیمی بسیار مهمی مانند راه اندازی تاسیسات عظیم پنل‌های خورشیدی مداری گرفته تا منابع زمین گرمایی بزرگ، ما تصور تقریبی در مورد چگونگی به دست آوردن بیشتر انرژی موجود در زمین داریم. خوش بینان می‌گویند که رسیدن بشریت به طبقه تمدن نوع 1 فقط به زمان و نقشه راه دقیق بستگی دارد.
استدلال بدبینانه‌ای در این باره وجود دارد، که فرضیه «فیلتر بزرگ» نامیده می‌شود. به طور خلاصه، این نظریه بیان می‌کند که عدم وجود تمدن‌های بسیار توسعه یافته در جهان، اثبات وجود مکانیسم «فیلتر» است که مانع رسیدن تمدن‌ها به نوع اول یا بیشتر می‌شود. نمونه‌هایی از این میتواند بیماری‌ها، تغییرات آب و هوایی غیرقابل کنترل یا حتی قدرت‌های بالاتر باشد. اگر هیچ چیز مانع رسیدن ما به تمدن نوع اول نشود، تمدن ما برای رسیدن به این هدف، چه کاری میتواند بکند؟
نوع اول: تسلط بر سیاره خودی
تمدن‌های نوع 1 قادرند از معادل تمام انرژی سیاره خود استفاده کرده و ذخیره کنند. این شامل تمام تشعشعاتی است که از ستاره میزبان به کره زمین می‌رسد، انرژی زمین گرمایی، انرژی شیمیایی و انرژی هسته ای. منابع چنین تمدنی هنوز بسیار محدود است، اما چنین تمدنی میتواند بر سیاره خود کنترل کامل داشته باشد.
توجه داشته باشید که مقیاس کارداشف لزوماً مستلزم استفاده از انرژی خورشیدی یا زمین گرمایی یا هسته‌ای نیست: فقط مستلزم دستیابی به سطوح انرژی معادل است، بنابراین یک تمدن ممکن است برای به دست آوردن تمام انرژی خود از ماده پاد ذره یا همجوشی هسته‌ای استفاده کند و منابع حرارتی یا خورشیدی را کاملاً حذف کند. تا زمانی که یک تمدن میتواند از توان 10^16 تا 10^26 وات استفاده کند، تمدن درجه یک است.
قابلیت‌های چنین تمدنی شامل مواردی مانند کنترل آب و هوا و آب و هوا یا حتی احتمالاً تکتونیک صفحه سیاره میزبان آن‌ها می‌شود. چنین تمدنی احتمالاً قابلیت‌های پیشرفته‌ای برای پرواز‌های فضایی ایجاد کرده است. ما نمی‌توانیم مسیر‌های دقیق توسعه چنین تمدنی را تخمین بزنیم، اما می‌توان موارد زیر را در مورد بشریت تخمین زد؛
✓ دارای قابلیت‌های پیشرفته پرواز‌های فضایی در بیشتر منظومه شمسی. پرتاب محموله‌ها با مکانیسم‌های پیشرفته انجام می‌شود (در حال حاضر، بالابر‌های مداری، منجنیق‌های مداری یا کانون‌ها تا حدودی امیدوار کننده به نظر می‌رسند. آخرین تلاش ما موشک‌های قابل استفاده مجدد است، اما تمدن نوع اول احتمالاً از تجهیزات پیشرفته تری برای این منظور استفاده می‌کند).
✓ مستعمرات کوچک ممکن است در ماه یا مریخ در تمدن اولیه نوع اول وجود داشته باشند. در مراحل پایانی نوع 1، بشریت بیشتر منظومه شمسی را با مستعمرات پیشرفته خود پایدار مستعمره کرده بود. این مرحله بعدی برای پیشرفت به سمت نوع دوم بسیار مهم است.
✓ توانایی‌های قدرت ما برای ارسال سیگنال‌هایی که توسط تمدن نوع 1 دیگر در اکثر کهکشان دریافت می‌شود، به اندازه کافی بالا خواهد بود.
نوع دوم: حاکمان منظومه شمسی
تمدن نوع دوم تمدنی است که برای ما تقریبا غیرقابل تصور است. فناوری آن‌ها شبیه به جادو یا جادوگری تلقی می‌شود. برای تمدن‌های نوع دوم، تنها چند قابلیت را می‌توان با اطمینان نسبی بیان کرد:
✓ در صورت وجود تمدن‌های دیگر با پیشرفت مشابه، ارتباطات در سراسر کهکشان به راحتی برقرار می‌شود. این میتواند با استفاده از امواج رادیویی در حال حاضر استفاده شود، اما به احتمال زیاد از فناوری‌های عجیب و غریب بیشتر استفاده می‌کند. نمی‌توان با قاطعیت بیان کرد، اما نمی‌توان منتفی دانست که چنین تمدنی با تغییر محلی فضا-زمان توانایی تعدیل امواج گرانشی را به دست آورد. این قابلیت این امکان را می‌دهد تا امواج گرانشی را ارسال کنند. تا به امروز، چنین انتقال‌هایی تشخیص داده نشده است و ما هیچ مکانیزمی نمی‌دانیم که بتواند فضا-زمان را با این مقیاس انرژی تغییر دهد (امواج گرانشی را می‌توان با برخورد سیاهچاله‌ها و دیگر فرایند‌های پرانرژی منتشر کرد، اما احتمالاً خارج از حوزه نوع 2 دروغ خواهند بود). چنین تمدن‌هایی همچنین ممکن است از اشکال دیگری از ارتباطات استفاده کنند که ما هنوز آن‌ها را درک نکرده ایم.
✓ چنین تمدنی میتواند بر منظومه شمسی خود، کنترل متوسط تا کامل داشته باشد. سیارات احتمالاً برای به دست آوردن مواد مورد نیاز برای ساختمان دایسون کره استخراج می‌شوند. این تمدن ممکن است در سطح کره دیسون زندگی کند، زیرا همه سیارات و سیارک‌های موجود در سیستم به موادی برای کره دیسون تبدیل می‌شوند.
✓ اگر از منابع جایگزین انرژی برای دستیابی به این سطح پیشرفت استفاده می‌شد و اجسام سیاره‌ای هنوز در سیستم وجود نداشتند، احتمالاً همه آن‌ها متناسب با فرایند‌های زندگی یا تولید تمدن به صورت زمینی شکل می‌گرفتند. حتی ممکن است چنین تمدنی آزادانه مدار سیارات و سیارک‌های منظومه خود را تغییر داده و آن‌ها را در صورت ضرورت مرتب کند.
✓ اگر چنین تمدنی عمداً پنهان نشود یا از روش‌های تولید انرژی هنوز ناشناخته استفاده نکند، حتی توسط تمدن‌های کمتر پیشرفته در منظومه ستارگان همسایه به راحتی قابل تشخیص خواهد بود. به عنوان مثال، هرگونه انتشار حرارتی ناشی از تبدیل ناکارآمد تابش ستاره‌ای به اشکال دیگر انرژی را می‌توان با استفاده از تلسکوپ‌های مادون قرمز تشخیص داد. یک کره دیسونی یا حلقه دیسون به دلیل تغییرات سریع درخشندگی ستاره میزبان به آسانی قابل تشخیص است، زیرا توسط قسمت‌هایی از ساختار مبهم می‌شود.
✓ سفر بین ستاره‌ای امکان پذیر خواهد بود. با نزدیک شدن تمدن به نوع سوم بعدی، بیشتر و بیشتر رایج می‌شود. توسعه سفر‌های بین ستاره‌ای در مقیاس بزرگ برای پیشرفت به نوع 3 ضروری خواهد بود (زیرا تنها راه شناخته شده برای برداشت انرژی در مقیاس کهکشانی، برداشت مستقیم آن از تمام ستارگان کهکشان یا حداقل از سیاه چاله مرکزی بزرگ است) در این سطح توسعه، سفر بین ستاره‌ای مجبور به استفاده از تکنیک‌های عجیب و غریب می‌شود. نمی‌توانیم تصور کنیم که سفر‌های چنین تمدنی چگونه خواهد بود. می‌توانیم در مورد فناوری‌هایی مانند درایو آلکوبیر حدس بزنیم، که اجازه می‌دهد ظاهراً سریعتر از نور حرکت کند یا از کرمچاله‌ها برای فوریت مسافت‌های وسیع در سراسر کهکشان استفاده کند. با این حال، هیچ درک مشخصی از فیزیک پشت این نوع سفر بین ستاره‌ای نداریم و بنابراین احتمالاً حدس‌های ما نادرست خواهد بود.
✓ در این سطح پیشرفت، تمدن‌ها ممکن است قوانین فیزیک را همانطور که در حال حاضر درک شده اند، بشکنند. هیچ وسیله‌ای برای درک چنین مکانیسم‌های فرضی نداریم، با این حال، تحقیقات نشان می‌دهد که ممکن است برخی از ثابت‌های فیزیک در زمان تغییر کنند. از آنجا که درک و شواهدی برای چنین فرضیه‌های فرضی نداریم، دشوار است که نتایج آن‌ها را بیان کنیم، اما شاید بتوان از آن‌ها برای تولید انرژی محلی با تغییر ثابت G در اطراف سیاهچاله‌ها یا سفر سریع در کهکشان استفاده کرد. اگرچه این در حال حاضر در حوزه علمی تخیلی باقی مانده است.
نوع سوم: تمدنی کهکشانی
تمدن‌های نوع 3 به طرز باورنکردنی پیشرفته خواهند بود. آن‌ها معادل انرژی کل کهکشان خود را برداشت می‌کنند. در مراحل اولیه توسعه، چنین تمدنی بیشتر ستارگان کهکشان را مستعمره می‌کند و اطراف آن‌ها را با کرات دیسونی آغاز می‌کند. سفر بین ستاره‌ای یک اتفاق روزمره بی اهمیت خواهد بود. ما هیچ مکانیزم شناخته شده‌ای برای جمع آوری انرژی در مقیاس کهکشانی نداریم، به جز اینکه معمولاً مستقیماً از ستارگان با استفاده از کره‌های دیسون، یا به طور مصنوعی جمع‌آوری می‌شود.
در ابتدای توسعه، تشخیص چنین تمدنی حتی با استفاده از فناوری نوع 0 بسیار آسان خواهد بود. اگر ابرنواختر‌ها در مقیاس وسیع در یک کهکشان به طور مصنوعی ایجاد شده باشند، ما با استفاده از تلسکوپ‌ها متوجه میزان بالا و غیر عادی ابرنواختر‌ها در این کهکشان می‌شویم. چنین تمدن‌هایی همچنین می‌توانند ستارگان را در سیاهچاله تغذیه کنند و خروجی فوتون حاصل از دیسک برافزایشی را برداشت کنند.
اگر قرار باشد کرات دیسون در چنین کهکشان به کار گرفته شود، متوجه تغییرات سریع در روشنایی ستارگانی می‌شویم که هنوز کرات دایسون در اطراف آن‌ها در حال ساخت است. این کهکشان "سوسو می‌زند"، زیرا ساختار‌های جدید ساخته شده نور ستاره را پنهان می‌کند. با این حال، تشخیص چنین تمدن‌هایی در مراحل پایانی توسعه دشوار است: اقدامات و فناوری آن‌ها ممکن است برای ما آنقدر نامفهوم باشد که حتی نمی‌دانیم به دنبال چه چیزی باشیم.
انتقال رادیو احتمالاً روش ارتباطی قدیمی و ابتدایی برای چنین تمدنی خواهد بود. در اواخر مراحل توسعه، چنین تمدنی حتی ممکن است نامرئی باشند: پس از احاطه تمام ستارگان کهکشان با کره‌های دیسون، کهکشان تاریک می‌شود همانطور که از بیرون دیده می‌شود، زیرا هیچ نور ستاره‌ای اجازه دسترسی به خارج از حوزه‌های دایسون را ندارد. ما هیچ مبنایی برای بحث در مورد فناوری در اختیار چنین تمدن‌هایی نداریم، اما در اینجا برخی از مکانیسم‌هایی را که می‌دانیم میتواند توسط چنین تمدن‌هایی در مقیاس کهکشانی مورد استفاده قرار گیرد، شرح می‌دهیم:
1) برداشت مستقیم انرژی از سیاهچاله‌ها با استفاده از فرآیند‌های Penrose. این فرایند انرژی را از حرکت چرخشی یک سیاهچاله در حال چرخش استخراج می‌کند.
2) عمداً باعث می‌شود ستاره‌ها به ابرنواختر بروند و کل انرژی خود را به طور همزمان جمع آوری کنند.
3) فعل و انفعالات ماده و ضد ماده در مقیاس بزرگ. ما هیچ منبع ضد ماده‌ای به اندازه کافی برای ایجاد چنین واکنش‌هایی نمی‌شناسیم، اما توده‌های ماده به اندازه ستاره‌ای می‌توانند با ضد ماده از بین بروند و مقدار زیادی انرژی در این فرآیند آزاد کنند.
نتیجه گیری
بشریت به تازگی سفر خود را در مقیاس کارداشف آغاز کرده است. ممکن است در چند صد سال آینده به سطح تمدن نوع 1 برسد، با این فرض که رویداد "فیلتر بزرگ" رخ ندهد. اگر بشریت در اثر برخورد یک سیارک، تغییرات آب و هوایی، افزایش سطح اقیانوس‌ها، فقر، گرسنگی یا بیماری از سطح زمین پاک نشود، ممکن است فرصتی برای بالا رفتن از نردبان کارداشف داشته باشد.
با رسیدن به تمدن نوع اول، بشریت با چالش‌های جدید و فرصت‌های جدید روبرو خواهد شد. جوامع باید کاملاً بازطراحی شوند تا در سبک زندگی چند سیاره‌ای جا بیفتند، اما ما بالاخره این فرصت را پیدا می‌کنیم که ابتدا منظومه شمسی خودمان، بعد ستارگان همسایه خود را بررسی کنیم، و اگر همه چیز خوب پیش برود، به کاوش کهکشان برویم.
منبع: Technology
