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尋找外星人的銀河帝國

倚天屠龍記裡的乾坤大挪移有分好幾層,層數越高就越厲害,在江湖上大家也會更敬畏三分。

其實外星人也有分等級,倒不是說外星人到阿里山隨意大小便就是低級,而是級數越高科技就越厲害,打從心底讓人肅然起敬。

最常用的「外星文明分級制」是1964年蘇聯科學家卡爾達肖夫(Nikolai Kardashev)所設定的「卡爾達肖夫指數」(Kardashev Scale)。這個分級法利用宇宙中最重要的資源:能源的生產力作為指標。能源和科技實力息息相關,掌握能源越多等級就越高。

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還在等外星人送電波訊號到地球嗎?外星人未必會想給地球人打電話嗎。現在最熱門的是探測外星文明的科技特徵(Technosignature),凡走過的必留下痕跡,越高度的文明留下的痕跡越深。(圖片來源:The Allen Telescope Array, SETI)

卡爾達肖夫分級法這樣的:

第一型(K1):一個科技文明能夠利用整個行星的能源。比如說:當地球文明不斷發展,石化燃料不夠用,核能被抗議不能用,最後不得不充分利用地球表面、甚至在環繞地球的太空軌道上面佈滿太陽能板,就是K1的文明。地球接收太陽光的功率大約是1016瓦,目前全人類產生的功率不到這個數字的2%,是K=0.73級的文明,低得有點丟臉。依照目前人類科技經濟的指數型爆炸增長,估計人類文明可能在三、四百年後達到K1。

第二級(K2):一個文明能夠駕馭整顆恆星散發出的能源,這樣的文明將擁有速度接近光速的星艦,可以探訪其他的星系。擷取恆星能源最直接的辦法就是建造「戴森球」(Dyson Sphere),由美國科學家弗里曼戴森提出,可以包圍恆星的巨大球形太陽能結構。我們的太陽的功率是4×1026瓦,估計人類得再花1400年才能生產這麼大的能量,進入K2。維持上千年的爆炸成長?噗哧,對不起我笑了。

以地球軌道為半徑的「戴森球」,把太陽包在裡面,吸收太陽光為能量,從戴森球外面看不到太陽光,卻可以看到戴森球散發出的紅外線。不要問戴森球怎麼建造的這種技術性問題,相信外星人有辦法就對了。即使外星文明不是用戴森球來吸取恆星能量,地球上看到的結果也差不多:可見光黯淡,但紅外線增加。(圖片來源:維基百科)

第三級(K3):能夠掌握整個銀河系裡每一顆星星的能源。我們所處的銀河系功率是1037瓦。這樣的文明的能力遠超人們的想像,或許可以在銀河系內建造完善的蟲洞公路網,星際旅行易如反掌。現在看來我們自己的銀河系內應該還沒有這個等級的文明,起碼太陽還沒有被戴森球包著。人類文明若能再持續發展2、3000年,也許可以到達這個水準。

第四級(K4):能駕馭整個宇宙的能源,這快要變成神了吧?接下來的K5、K6級太科幻,就不說了。

藍色的點是近四百年來美國地區生產的能量,基本的趨勢是這條紅線:每一百年放大十倍。(圖片來源:Do the Math, UCSD)

如果人類文明的經濟及科技保持過去數百年的成長趨勢,地球將在約三百年後成為K1文明,1400年後成為K2文明,2500年後成為K3文明。當然這是非常、非常樂觀的估計,外插法不應該這麼用。(圖片來源:Do the Math, UCSD)

這樣看起來建立一個笑傲銀河系的文明要花很多時間、好像遙不可及,但其實沒有這麼難,幾千年對宇宙來說轉眼即逝。這麼想吧:如果六千五萬年前那一顆小行星沒有撞地球,搞不好恐龍就能進化成有智慧的「恐龍人」,甚至有充分的時間在銀河系建立K3文明,今天的整個銀河系是恐龍帝國的範圍!

我們的宇宙估計有一千億個銀河系,每一個銀河系又有一千億顆恆星,他們裡面只要有一個有智慧的外星人種,宇宙裡就該充滿K3文明。算一算…可能性太大了,應該舉頭一望,就可以找到這樣的銀河系!

一組美國賓州州立大學的科學家也這麼琢磨:如果一個銀河系中恆星的能量都被取走了,它發出的光線應該與正常銀河系有顯著的差異!根據熱力學,任何的機器都會讓亂度增加,將剩下的熱量變成紅外線散發出去,高等的外星文明應該也會遵守這個定律吧。他們利用NASA的紅外線太空望遠鏡(WISE,Wide-field Infrared Survey Explorer)觀察離地球最近的一億個銀河系,再挑選其中十萬個資料比較清晰的,看看裡面有沒有紅外線成份特別高的銀河系。

他們的結論是:這些銀河系裡面看不出什麼特別,沒有K3文明的跡象。不過外星人的粉絲們還不用放棄希望,這十萬個銀河系裡面有50個有較高的紅外線比例,雖然應是自然現象,但是仍值得更深入觀察。此外這也可能代表外星人厲害到了能突破熱力學第二定律,完全吸收恆星能量,沒有廢熱,把整個銀河系黑掉了,地球人無法觀察(這違反熱力學第二定律——代表他們可以做出永動機!還要能源嗎?)。還有,天外有天,WISE太空望遠鏡只能看到宇宙中的千分之一的銀河系,誰知道外面的世界如何?

但是更簡單的解釋是:卡爾達肖夫第三型的文明是鳳毛麟角。外星人可能存在,但是要發展到K3太難了,智慧文明要不是停滯不前,就是發展到K3前就消失了。難道這就是宇宙裡每一個文明的宿命嗎?是不是「人」性總是導致毀滅,論是地球人或是外星人?尋找外星人的意義不僅是滿足人們的好奇心,更是探索自己文明的出路。也許地球人在看到別人的例子之後,能夠避免前車之鑒,甚至脫穎而出變成一個K3文明,也許…

參考資料:

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