[과학] 우주문명의 단계, 카르다쇼프 척도(kardashev scale)

카르다쇼프 척도(kardashev scale)

문명의 기술발전을 에너지 이용 정도에 따라 분류하는 일반적인 방법이다. 1964년에 소련의 천문학자 니콜라이 세묘노비치 카르다쇼프가 처음으로 제안했다. 이 척도는 문명이 사용하는 에너지에 따라 3단계로 분류되며, 로그함수 모양으로 증가된다. 각 단계의 문명은 고유한 형태의 복사에너지를 방출하고 있다. 아무리 발전된 문명이라도 열역학 제2법칙을 거스를 수는 없으므로, 지적 생명체가 사는 곳에서는 엔트로피가 열에너지 형태로 반드시 방출되고 있어야 한다. 우주에서 자신들의 문명의 존재여부를 완전히 감추는 것은 원리적으로 불가능 하다는 전제하에 만들어졌다

I 유형 문명이 하나의 행성에 내리쬐는 에너지를 100% 이용하는 유형으로, 대략 1016 혹은 1017 와트이다. 실제의 숫자는 일정치가 않다. 지구는 태양으로부터 약 1.74 ×1017 W (174 페타와트)정도의 에너지를 받는다고 추산된다. 카르다쇼프 척도의 원본 I 유형의 정의는 4 ×1012 W 이다. (카르다쇼프의 I 유형의 원 정의는 "현재 지구의 기술수준과 유사하다"인데, 여기서 현재는 1964년을 의미한다. 쉽게 말하자면, 행성 에너지를 이용하는 문명이다. 이때 소모하는 에너지의 양은 정확하게 측정될 수 있다. 지구로 따지자면 지구 내부에너지를 모두 활용할 수 있는 단계를 말한다. EX) 날씨제어

II 유형 문명이 하나의 항성에서 나오는 에너지를 100% 이용하는 유형으로 약 4 ×1026 W 정도이다. 이 수치도 일정하지 않다; 태양에서 최대한으로 뽑을 수 있는 에너지는 3.86 ×1026 W 인데비해, 카르다쇼프 척도의 원 정의는 4 ×1026 W 이다. 즉, 행성이 내부에너지를 모두 소모한 후 가장 가까운 별의 에너지를 끌어다 쓰는 문명단계. 지구의 경우는 태양 에너지를 모두 활용하는 것을 말한다. I 단계보다 약 100억배 많은 에너지를 활용한다. II 단계에서는 별이 갖고 있는 모든 에너지를 활용할 수 있으며, 이정도의 수준이라면 다른 별의 핵융합 반응을 인공적으로 제어할 수도 있을 것이다. EX) 워프개발, 타 태양계 개척

III 유형 문명이 은하에서 나오는 에너지를 100% 이용하는 유형으로, 대략 4 ×1037 W 정도이다. 이 수치는 극단적으로 일정하지 않으며, 은하는 너무 크기가 거대하기에, 대락적으로 은하수에서 뽑아 낼 수 있는 에너지로 통계를 낸다. 카르다쇼프의 원 III 유형의 정의는 4 ×1037 W 이다. III 단계에서는 가장 가까운 별 에너지까지 모두 소모해서 자기 행성이 속한 은하를 지배하는데 성공한 문명이다. II 단계의 100억배 정도에 해당하는 에너지를 쓴다. III 단계의 에너지는 아인슈타인의 중력이론조차 적용되지 않으며, 시공간이 찢어지며 다른 우주로 통하는 게이트를 만들수 있다.

카르다쇼프의 척도는 가설일 뿐이나 SETI 연구자, 과학 소설 작가들, 그리고 미래학자들의 이론적인 프레임워크 생성에 사용된다.

현재 인류는 태양으로부터 받고 있는 에너지를 100% 이용하는 I 단계 문명에 근접하고 있다. 과학자들은 21세기 말이나 22세기 초에 I 단계 문명 단계에 도달할 것이라고 예상하고 있다. 적어도 지금의 에너지 사용량보다 1,000배는 더 사용해야 도달 가능하다. 카르다쇼프의 척도는 아래의 공식을 사용한다.

는 문명의 카르다쇼프 척도이며, ${\displaystyle W}$는 에너지원에서 방출하는 에너지이다.

카르다쇼프는 우주문명 단계를 3단계까지 분류 했다. 후대에 추가로 카르다쇼프 척도 6단계까지 나왔지만 아직 과학자들 사이에서 인정받지 못하고 있다.  후대에 추가된 단계를 간단히 말하면, 4단계 문명에서는 우주의 73%를 차지하고 있는 암흑에너지까지 사용할 수 있고, 우주 전체를 자유롭게 돌아다닐수 있는 문명이다. 5단계 문명에서는 평행우주에 갈수 있다. 6단계는 말 그대로 전지전능의 문명을 말한다. 모든 것을 파괴하고 새롭게 창조할 수 있는 문명이다.