实话实说——我们已经经历过了地球上的各种障碍——战争、饥荒、洪水、流行病、环境破坏(这样的例子还有很多)。幸运的是，也有很多好事情在等着我们——电的广泛运用和互联网的出现，对月球和火星等天体的探索，以及在大型强子对撞机中发现希格斯玻色子等等。
火星漫游者
火星漫游者(图片来源:Pixabay)
那么，在周遭混乱的局面之中，我们如何衡量出所有令人振奋的科学创新与发现呢?伴随着对技术创新的不懈追求，我们正面临着越来越多的灾难。可怕的灾难和巧妙的创新如此对立地结合在一起，我们又如何评估我们作为一种文明的进步呢?
1964年，俄罗斯物理学家尼科莱·卡尔达肖夫（Nicolai Kardashev）首次尝试对文明进程进行分级与分类。他的模型被称为“卡尔达肖夫指数”(Kardashev scale)，该指数以文明能够利用的能源数量为基础，来衡量文明的技术进步程度。大体上来说，一个文明拥有的技术越先进，能够利用的能源就越多。随着能源利用率的提高，文明社会可以进一步改进技术。卡尔达肖夫认为，人类文明将达到其技术和利用能源的能力所能达到的程度。
最初的卡尔达肖夫指数
在他1964年发表的论文《外星文明的信息传递》中，尼科莱·卡尔达肖夫（Nicolai Kardashev）提出了一个基于其能源利用能力的文明分类三级体系：
I型
这是技术进步的第一个层次，在这一阶段，文明能够利用它所居住的星球上的所有能源。对于地球来说，这个值大约为7×1017瓦。然而，目前我们只能利用4×1012瓦的能源。因此，按照卡尔达肖夫指数的标准，即使是技术先进的文明的第一阶段，我们仍然有一段路要走！一些科学家认为，考虑到目前技术进步的速度，我们可能在几个世纪后实现这一目标。
II型
第二类是技术中等先进的文明，它可以利用所在的恒星所辐射的能量。这一阶段包括某种文明建造一个戴森球的能力——一个理论上的想法，即压缩太阳以获取其所有能量。如果我们进入这个阶段，我们将能够利用来自我们的恒星太阳的4×1026瓦。
戴森球的具象化
假设的戴森球体（图片来源：Віщун/Wikimedia Commons）
III型
第三类文明将是所有文明中最先进的，拥有利用整个银河系输出的能量的能力，大约是第二类文明所能达到的100亿倍。这个群体可以在整个星系中殖民，并利用居住所在地的数十亿恒星的能量。卡尔达肖夫提出，这样一个文明可以获得与星系亮度相当的能量，因此如果以银河系为例，它将转化为能够利用4×1037瓦的能量！
卡尔达肖夫指数中定义的三种文明的能源消耗的估计(图片来源:Indif/Wikimedia Commons)
人类文明的现状
正如我们所见，尽管我们自以为是地球上最智慧的生物，但作为一个文明，我们甚至还没有达到这个级别的第一级!
未来主义者木谷美雄（Michio Kaku）认为，要达到I型还需要几百年时间。但是，第二种级别可能需要几千年才能达到，而最高级别的第三种类型需要非常漫长的等待——100万年!
著名科学交流者木谷美雄（Michio Kaku）（图片来源：Flickr）
卡尔·萨根（Carl Sagan）试图通过考虑中间值（原始的卡尔达肖夫指数中并未考虑）来为人类文明的当前进展计算一个明确的卡尔达肖夫值，更具体地说，就是通过插值和外推给出类型I到类型III的值。为此，他提出了以下公式:
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此处:
K =卡尔达肖夫值（Kardashev value）
P=一个文明的利用能力（Power the civilization uses）
利用外推法，他认为这是一种“0型”的文明（最初并不是由卡尔达肖夫定义），并计算出卡尔达肖夫值在1973年时为0.7，显然，当时人类是使用了10太瓦的电力。
卡尔达肖夫指数的修改和扩展
科学家和占星家们已经扩大了这个范围，以进一步衡量假定文明的进步——或是银河文明，星系间文明，甚至可能是能够穿越多元宇宙的文明!
让我们看看这些扩展和修改：
0至IV型
许多人觉得卡尔达肖夫的范围太有限，只有3级的排名系统。此外,它甚至无法将人类纳入第一类。因此,很多人倾向于将卡尔达肖夫指数定义为0到4级。0型文明包括能够从其星球上的原材料或自然资源中提取能源的文明,就像我们从木材、煤炭、石油、水(即我们的自然资源)中提取能源。人类理所当然地就属于这一类。在这个扩展的范围中，它也仔细考虑了能够提取宇宙中所有能量的文明，即类型IV。
约翰·巴罗(John Barrow)的微观尺度
著名宇宙学家约翰·巴罗(John Barrow)提供了一个完全不同的维度来衡量文明的技术进步。
他认为，人类已经能够在越来越小的维度(而不是越来越大的维度)上操纵他们的环境来提取能量。因此，他将卡尔达肖夫的传统分类从 I-型改为Omega-型:
I-型:这是最基本的文明，能够通过建造建筑物、挖掘隧道等方式操纵比自己大的物体。
II-型:这是一个低级的先进文明，他们不仅知道如何操纵行星物体，还知道如何控制他们自己的基因。
III-型:这个文明不仅了解基因工程，而且可以修补分子与分子键来创造新材料。
IV-型:这个文明可以紧接着操纵单个原子，发明出可以在原子尺度上运用的技术，以创造出形式复杂的人造生命。
V-型:这种文明甚至可以穿透原子内部，操纵电子、质子和中子等亚原子粒子。
VI-型:这个文明将会强大到甚至足以操控最基本的物质粒子——夸克和轻子。
Omega-型:这是此种分类中最复杂的文明，它可以改变空间和时间本身的结构。
尽管从轮子到宇宙飞船已经发展了几千年，我们还没有达到原始的卡尔达肖夫指数的第I等级。更令人困惑的是，一个文明能够达到这个等级的顶峰——驾驭整个宇宙的力量，并可以改变时空的结构——以我们目前的能力，这甚至连理解都很困难!
作者: scienceabc
FY: Fallon湘
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