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卡迪雪夫的分类(转贴)

(2007-01-23 16:25:58)
分类: 文章

 

人类在越来越大的范围内投身与控治自然的浮士德式的图象式不完全的,但他是组织人类技术成就图象的一种有用方式。通过考查比我们身体尺度大的多和小的多的物质,我们可以在总体上得到我们已经走了多远和尚需走多远的一些知识,在上述两个领域中我们必须借助与人造设施。

60年代,寻找地外文明(ETIS)的想法新颖而吸引人,这要用到许多天文观测的新技术。俄罗斯天体物理学家卡迪雪夫建议依照技术能力将地外文明分为三类,分别记为类型IIIIII。这些文明等级大致按照下述条件划分:

类型I:有能力建设行星,改变行星的环境,他能与地球相当的能量进行交流。

类型II:有能力建设太阳系,能利用与太阳相当的能量进行星际交流。

类型III:有能力建设星系,能利用我们已知的定律在整个观测宇宙传递信号,能利用与银河系相当的能量进行星际交流。

这种分类的动机是为了估计地外文明在技术活动时会产生多少废热,从而确定天文学家是否能观测到他们。这揭示了探测一个非常遥远的III型文明是否比探测一个附近的I型文明来的容易。但是,这里主要并不是对卡迪雪夫的分类感兴趣。与此相反,我们想将此推广,以定义一个技术成就里程碑的阶梯。

在这一体系中,我们理所当然的是1型文明。我们已经在多方面改变了地球表明的地形,建造建筑物、采矿、挖隧道、清除热带雨林以及填海造地等等。我们的工业活动已经改变了地球的大气,改变了地球的温度。我们已经具备有意或无意地较大改变地球及其环境的能力。到目前为止,我们对地球内部结构的探索和利用相对而言属于小规模,只不过是石油开采而已。

我们接近成为一个低水平的II型文明。我们可以改变某些内行星的发展;(如给金星播上原始生命形式的种子,以改变它的大气化学成分)而我们可以采取星球大战的技术来保护地球免受从太阳系外来的流星和彗星的袭击。一个成熟的II型文明也许能以某种方式从事改变他们的太阳的化学成分的活动,以改变他们的生物圈本质。这样的文明可以在太空中获得矿物和重金属,并学会以远比现今技术高的效率从太阳获得能量。

III型文明是科幻故事中的文明,由于信号穿越该尺度要花很长的时间,我们很难想像在如此巨大的尺度上控治事物(也许是通过宇宙中所能见到的最大相关结构,宇宙射电喷流来进行)。为使一种文明发现具有如此神奇的远见优势,其必备控治所有可能产生局部问题的能力,每个个体还需具有极长(甚至无限长)的寿命。如果局部环境问题仍在提出强有力的挑战,那么这种耗费金钱的科学探索是不大可能进行的。然而一旦挑战转变为对整个文明的未来生存的威胁时,那么所有的资源都将会用于研究移居到一个较为安全的环境的方法。

初看起来,如果所需的时间大大超过了社会成员平均寿命的话,那些耗资巨大、周期极长的项目就似乎是不可行的。如何排除这种使人气馁的障碍呢?你可以设想,个体的寿命也许无关紧要。利用极其复杂、能够将思维完全积储下来的计算机技术,个体可以通过克服通常意义下的“死亡”。当信息传递到新媒介时,也许会损失一点儿时间,但这仅仅是一个小牵制。人们可以想像,不同的计算机互相竞争,从而提供了最完整的再现,经验的丢失降到了最低点,与此同时,相反会除去那些不想要的属性,或者“坏”的记忆。

甚至还存在着比III型文明更高级的文明。近年来,人们已对这些宇宙遥远的未来景象做了详尽的探讨。假定我们将这个分类推广,那些假设为类型IVVVI等等的文明的成员将在越来越大的尺度上具备控治宇宙结构的能力,从星系群、星系团直到超星系团。最终我们设想存在一个终极文明,他能控治整个宇宙,甚至其他宇宙。如果时间旅行实际上是可行的,那么它的成就将成为这种最终文明的可能性打开一个全新的世界。他们将用尽可能接近极限的能力来定义,其中包括信息储存、处理、抵制混沌的不可预测性以及寿命等诸多方面的极限。

关于一个终极文明原则上能做些什么及如何去做的问题,人们已经有了非常详密的探讨。在某种类型的宇宙膨胀中,笔者与蒂普莱一起证明了将信息处理无限延伸到未来是可能的,并且证明了倘若宇宙具有某种整体结构的话,那么他的影响程度是没有壁垒的。然而,这些研究只是验证了最佳的可能情况,打到它则完全是另一回事。

以同一种风格,古思也探讨了如何在实验室中创造一个“宇宙”。目前,就我们对物理学的理解而言,这看起来是不大可能的,但是只要我们的只是体系做些相对小的变化,在遥远的将来制造它的技术是可能的。人们尚需添加一条注释,当这些“婴孩宇宙”创生以后,我们将看不到他们,或者不能与其他发生相互作用。

斯莫林已经考虑过这样的一种猜测性图象,当新的宇宙从黑洞坍缩中产生时,自然常数演化会经历多种不同的“版本”,在每一阶段常数值都会产生小的改变。改变选择倾向于产生更多的黑洞,从而会有更多的机会去产生常数上有轻微改变的婴儿宇宙。提出这种设想的动机时要对已经观测到的不同自然常数值之间的许多选择过程的结果。作为选择过程的结果,我们观测到的这种精细平衡可以看作选择过程的最优化。在这种情况下,这些常数值与观测值的任何变化都会降低黑洞的产生率。

在脑海中具备了所有这些可能性之后,美国宇宙学家哈里森提出了一个有趣的问题,在多大程度上智慧生命能影响这些能确定他们宇宙特征的自然常数值。他们将属于终极文明。如此众多的自然常数的取值均异常适宜于生命进化,哈里森猜测这一事实可能是一代接一代高等文明创造膨胀着的“宇宙”,并且生命的存在与永恒而将物理常数的值调整到最佳状态的结果。下面让我们更仔细的考虑他的想法。

我们知道自然常数确定了我们的宇宙这一观念,从多种角度来看都是很诱人的。对于他们为什么会有这样的值,目前还没有一个解释。但是,倘若这些值中的某一个稍微改变,那么有些组织的复杂性将不可能存在,在这些自然常数之间存在着许多著名而精密的平衡关系,倘若不存在这些微妙的关系的话,我们自己也就会不存在了。然而,这种奥妙是否只是所有可能性中的一个幸运结果,或者在这些自然常数值的可能集中,是否存在且只存在一种逻辑上自洽的集合。关于这一切我们都不得而知。如果常数的其他取值是可能的,对“万物理论”的候选者--超弦的早期研究就隐含了这种可能性,倘若通过誓言从真空涨落中产生宇宙,那么这些常数值就可能是可调的。任何一种技术上足够先进、能实现这一点的文明,也许会将这些常数值从已有的调节到更有利于生命进化的值。通过多代高等文明的持续调节,对于允许生命存在并成功计划的条件来说,我们可以期待经过精心调谐候这些常数具有接近最佳状态的值。我们的宇宙具有认为协调到极好的常数,这一事实甚至可以被看成一种证据,这种高级生命对存在已久的宇宙所作的调谐已经历了许多个宇宙历史年代。不幸的是,这个有趣的观念不能解释为什么具有协调婴孩宇宙的能力之前很久,这个常数就允许生命产生了。这要求我们相信,宇宙非常友好,对于生命来说是幸运的,或者在自然常数值的很大范围内,生命实际上是不可避免的,这样就很难理解终极文明为什么要花极长的时间去协调常数。但是也许极长的时间是不需要的。

英国宇宙学家霍伊尔曾用下述大胆的观点阐述关于碳核、氧核能级明显是偶然的定为的发现,当然,没有这些元素,我们也不可能存在:

我不相信任何一个考查了证据的科学家会得不出推论,核物理定律完全是按照恒星中发生的顺序设计的。如果确实是这样的话,那么显现的任何随机离奇性质都是处心积虑的反感的一部分。如果不是这一,我们又回到了很坏的偶然性后果。

累死的目的论猜测可以在戴森关于电磁力和核力强度的进一步巧合的反应中找到,这种巧合使恒星的物质在核反应中不至于消耗的过快,不使支持生命的环境过早地消失,确保生物复杂性在进化中产生:

当我们仔细考查宇宙并找出许多对我们有利的物理和天文学的偶然事件时偶然事件时,在某种意义上,宇宙就像知道我们要出现似的。

我们必须强调,斯莫林和哈里森的观点完全使猜测性的,但为我们有限制的想象力提供了一个实例,在遥远的未来,终极文明在影响宇宙诸多方面上会走向何方。

 

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