Kardashevova stupnice

Nikolai Kardashev je ruský astrofyzik, který přišel s měřítkem vyspělosti civilizací – tzv. Kardashevovou stupnicí.

Kardashevova stupnice má tři základní stupně odpovídající určitému množství (civilizací) využitelné energie.

Civilizace 1. stupně – civilizace schopná využít veškeré zdroje své domovské planety (u nás Země)
Civilizace 2. stupně – civilizace schopná využít veškeré zdroje své domovské hvězdy (u nás Slunce)
Civilizace 3. stupně – civilizace schopná využít veškeré zdroje své domovské galaxie (u nás Mléčná dráha)

Civilizace 4. stupně – nebyla definována Kardashevem ale až dodatečně – civilizace schopná využívat energii z temné hmoty (Michio Kaku v díle Paralelní světy) NEBO civilizace schopná využívat veškerou energii vesmíru (působení této civilizace by ovšem bylo nerozeznatelné od přírodních zákonů; Zoltán Galantai – Technická univerzita v Budapešti (pamatujete na Hele vole, kde mám káru? :-)))

Kardashev také předpověděl v jakém roce by lidská civilizace mohla dosáhnout těchto stupňů:
1. stupeň – 2 200
2. stupeň – 5 200
3. stupeň – 17 800

Lidská civilizace má v současnosti Kardashevovu hodnotu zhruba 0,72 a podle nejnovějších odhadů stupně 1 dosáhneme již v roce 2 100, ale stupně 2 až v roce 11 200.

Je ovšem třeba podotknout že Kardashevova stupnice je logaritmická a proto hodnota pro lidskou civilizaci 0,72 znamená že lidstvo využívá pouhých 0,16 % dostupné energie.

Vzorec pro výpočet Kardashevova faktoru je:     , kde W je výstupní výkon civilizace ve wattech.

Množství energie pro typy civilizací je pak následující:
I. typ – 10¹⁷ W
II. typ – 10²⁶ W
III. typ – 10³⁸ W

Pro zajímavost hodnoty z historie naší civilizace:
Římská říše – 10⁸ W – 0,25
Průmyslová revoluce – 10¹¹ W – 0,5
Současný svět – 10¹⁴ W – 0,72

Způsoby, kterými by lidská civilizace mohla rychleji dosáhnout:

Stupně 1
Širokopásmové využití fůzní energie – civilizace typu 1 potřbeuje přeměnit zhruba 5 kg hmoty na energie každou vteřinu. Této hodnoty bychom dosáhli fůzí 1 000 kg vodíku na hélium každou vteřinu, což by vyšlo na zhruba 3*10¹⁰ kg vodíku ročně. 1 krychlový kilometr vody obsahuje 10¹¹ kg vodíku a Zemské oceány obsahují zhruba 1,3*10⁹ krychlových kilometrů vody.

Produkce antihmoty – reakcí 1 kg hmoty a 1 kg antihmoty by vytvořilo (dle Einsteinova vzorce) energii 180 petajoulů (cca 47 megatun TNT).

Sluneční energie – pro lidstvo zatím neexistuje způsob jak využít zemí pohlcenou sluneční energii bez toho abychom celou zemi pokryli solárními kolektory, ale pokud by lidstvo vytvořilo vesmírné solární kolektory, mohlo by typu 1 dosáhnout velmi rychle.

Stupně 2
Dysonova sféra – Hypotetická megakonstrukce vesmírných solárních kolektorů obklopujících hvězdu a zachytávajícíh většinu, nebo vešekerou její energii.

Svrhnutí hvězdy do černé díry a zachycení fotonů vyzářených akrečním diskem – nebo jen zachytávání fotonů bez zničění hvězdy :-)

Stupně 3
Absorbování energie ze superhmotných černých děr.

Carl Sagan také navrhl za Kardashevovu hodnotu také přidání písmena. To by mělo reprezentovat množství civilizaci dostupných informací přičemž písmeno A znamená 10⁶ jedinečných bitů informací a každé další písmeno je o řád více – takže Z znamená 10³¹ jedinečných bitů informací. Pro zajímavost v roce 1973 byla země civilizací 0,7 H s přístupem k 10¹³ bitů informací. Sagan také věří že zatím neexistuje žádná Z civilizace.