[小科普] 卡尔达肖夫文明指数 Kardashev Scale

图1  卡尔达肖夫 Nikolai Semyonovich Kardashev, 1932-04-25 ~ 2019-08-03

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/exobiologie-echelle-kardachev-16312/

https://cdn.futura-sciences.com/cdn-cgi/image/width=1920,quality=60,format=auto/sources/images/actu/rte/44546_Nicolay%20Kardashev_%20Russian%20Academy%20of%20Sciences.jpg

一、卡尔达肖夫文明指数 Kardashev Scale，最初的分级

   1964年苏联天体物理学尼古拉·卡尔达肖夫根据宇宙中一个文明所能够利用的能源量级来量度文明层次及技术先进程度，把文明分成三个量级：Ⅰ型（10¹⁶ W）、Ⅱ型（10²⁶ W）和Ⅲ型（10³⁶ W）。Ⅰ型文明使用在它所居住行星所有可用的能量，Ⅱ型文明利用它所居住行星所围绕的恒星所有的能量，Ⅲ型文明则利用它所处星系的所有能量。

   一般认为我们地球上的人类文明现在接近但尚未达到Ⅰ型文明。

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=558142&Type=bkzyb&SubID=227622

   卡尔达肖夫认为，宇宙中的一些文明可能比我们领先几百万年、甚至几十亿年。1964年，在观测了类星体CTA-102之后，根据一个文明所能够利用的能源量级，他提出了卡尔达肖夫指数（Kardashev Scale）——一种量度文明层次及技术先进程度的假说。

http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjwzb/html/2020-04/17/content_443473.htm

   文明指数K_P常用的计算公式：

K_P是文明的类型，P是以瓦特为单位的功率。

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab792b

   根据《 (法)尼阔·普朗察(Nicolas Prantzos)著 王义豹译. 地外生存 人类文明在宇宙中的命运[M]. 2002》： 

   按照苏联天文学家尼柯莱·卡达谢夫的分类方法，第Ⅰ类型的文明（KⅠ）有能力管理整个行星的全部能源和物质材料。尽管我们的控制能力还有待极大地提高，但是我们今日的文明已经离这个层次不远了。第Ⅱ类型的文明（KⅡ）有能力控制整个恒星系统的能源和物质材料，包括其恒星所产生的能量。戴森球的建造者们显然应当达到这个层次。如果有能力经营整个星系的资源，那就算是达到第Ⅲ类型的文明（KⅢ）。

   苏联天文学家N·卡达谢夫(Kardashev)按照所能达到的能量划分为3个级别：行星文明、恒星文明、星系文明，分别标记为 KⅠ、KⅡ和 KⅢ。

表1 按照利用能量划分的原始文明指数（1 区SCI） Table 1.  Civilization Type by Power, Original Scale

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab792b

二、卡尔达肖夫文明指数 Kardashev Scale，后来的变更

表2 按照利用能量划分，扩展的的更新的文明指数（1 区SCI） Table 2.  Civilization Type by Power, Extended and Updated Scale

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab792b

表3  卡尔达肖夫文明指数与文明特征 Kardashev Scale and Civilization Traits

https://www.freexenon.com/2019/03/22/kardashev-scale-of-civilizations/

K0: how much energy a planet has access to based on planetary resources such as fossil fuels, solar, wind, hydro, etc

K1: how much energy a star produces indirectly and could be tapped for energy

K2: how much energy a star produces and can be directly and could be tapped for energy

K3: how many stars in a galaxy and how much energy they produce

K4: how many galaxies in a universe and how much energy they produce

K5: how much energy available in a universe

K0：可以获取和利用一个行星可以得到的能源，如化石燃料、太阳能、风能、水力发电等

K1：可以获取和利用一颗恒星间接产生的能量

K2：可以获取和利用一颗恒星直接产生的能量

K3：可以获取和利用一个星系产生的能量

K4：可以获取和利用宇宙中多个少星系产生能量

K5：可以获取和利用宇宙的可获得能量

三、卡尔达肖夫文明指数 Kardashev Scale，微观世界的扩展

Micro-scale Extension to the Kardashev Scale

https://www.freexenon.com/2019/03/22/kardashev-scale-of-civilizations/

表4  卡尔达肖夫文明指数的微尺度扩展

附录：

   《The Astronomical Journal》、《Acta Astronautica》目前都是 1区SCI期刊：

The Astronomical Journal 目前是 1区SCI期刊

Acta Astronautica 目前是 1区SCI期刊

   胸怀地球，放眼宇宙。

参考资料：

[1] 2022-12-23，搜寻地外文明/Search for ExtraTerrestrial Intelligence；SETI/李菂，中国大百科全书，第三版网络版[ED/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=558142&Type=bkzyb&SubID=227622

[2] 陈思进. 漫谈“卡尔达肖夫文明指数”[N]. 科普时报, 2020-04-17 星期五（），第03版：科学·传播

http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjwzb/html/2020-04/17/content_443473.htm

http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjwzb/images/2020-04/17/03/KJWZB2020041703.pdf

[3] Nikolai Kardashev. Physics Today, 2019-12-16

DOI:  10.1063/PT.6.4o.20191216a

https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.4o.20191216a/full/

[4] Robert H. Gray. The Extended Kardashev Scale [J]. 2020, 159(5): Article Number 228.        1 区SCI期刊

DOI:  10.3847/1538-3881/ab792b

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab792b

[5] Hong-Xin Shen, Ya-Zhong Luo, Yue-He Zhu, An-Yi Huang. Dyson sphere building: On the design of the GTOC11 problem and summary of the results [J]. Acta Astronautica, 2023, 202: 889-898.        1 区SCI期刊

doi:  10.1016/j.actaastro.2022.08.040

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576522004532

[6] James O'Neill, 2019-03-22, The Kardashev Scale of Civilizations

https://www.freexenon.com/2019/03/22/kardashev-scale-of-civilizations/

[7] 知识百科，2022-12-17，卡尔达肖夫-卡尔达肖夫文明指数

https://huoyantu.com/264279.html

相关链接：

[1] 2022-08-25，[严肃点不许笑！] 宇宙“人才与成果”分级；地球“人才与成果”分级的建议草案

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1352639.html

[2] 2022-08-15，[收心吧] 给地球降温：“全球变暖”的成因思考、寻找或排查

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1351308.html

[3] 2022-08-10，[第125.5个问题，大问题] 人类能源利用中降低“全球变暖”的方法有哪些？

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[4] 2022-08-06，[创新到底？] “碳降低”、“碳自然”的英译（法译）

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[5] 2022-08-05，[原创新术语？小科普] “碳降低”、“碳自然”：“碳达峰”、“碳中和”之后

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[10] 2022-12-14，[？] 《三体》随笔：银河系、猎户旋臂、歌者；最新真的银河系图片

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