мини|десно|upright=1.3|Потрошња енергије у три типа цивилизације дефинисане Сејгановом проширеном Кардашевљевом скалом Кардашевљева скала () је метод мерења нивоа технолошког напретка цивилизације заснован на количини енергије коју је способна да искористи и употреби. Као предложени метод за праћење цивилизацијског напретка и као начин за процену потенцијалних ванземаљских цивилизација, она заузима пресек између Футурологије и ксенологије. Ову меру је 1964. године предложио совјетски астроном Николај Кардашев, чиме је поставио основу за низ радова који предлажу начине за откривање суперцивилизација и усмеравају потрагу за ванземаљском интелигенцијом.
Кардашевљев почетни модел развијен је почевши од функционалне дефиниције цивилизације, засноване на непроменљивости физичких закона, и користећи људску цивилизацију као модел за екстраполацију. Он је предложио класификацију цивилизација у три типа, на основу аксиома експоненцијалног раста: Тип I цивилизација (планетарна) је способна да приступи свој енергији доступној на њеној планети и да је складишти за потрошњу. Тип II цивилизација (стеларна) може директно да троши енергију звезде, на пример путем употребе Дајсонове сфере. Тип III цивилизација (галактичка) је способна да ухвати сву енергију коју емитује њена галаксија, и сваки објекат унутар ње, као што је свака звезда, црна рупа, итд.
Према овој скали, људска цивилизација у збиру још увек не достиже статус Типа I, иако му се приближава. У међувремену су предложена проширења ове скале, укључујући шири спектар нивоа моћи (Типови 0, IV и V) и употребу метрика које нису само чиста моћ, нпр. рачунарски раст или потрошња хране.
Кардашевљеве публикације
Прва публикација (1964) мини|десно|upright=1.4|Пројекција Кардашевљеве скале до 2040. године на основу података Међународне агенције за енергију (World Energy Outlook) Кардашев је први пут изнео своју скалу у раду представљеном на конференцији 1964. године на којој су саопштени налази о објекту BS-29-76, на Бјураканској конференцији у Јерменској ССР, која је разматрала совјетски програм свемирског прислушкивања путем радио-астрономије. Рад је носио наслов (Пренос информација од стране ванземаљских цивилизација). Рад је први пут објављен 1964. године на руском језику у издању часописа Астрономический журнал, а затим на енглеском језику у издању часописа Soviet Astronomical Journal. У њему научник представља прорачун еволуције енергетских потреба човечанства. Под претпоставком да ће укупна потрошња енергије људи наставити да расте, он израчунава да ће стопа потрошње енергије прећи одређене прекретнице. Кардашев је предложио типологију технолошких цивилизација засновану на еволутивном достизању три прекретнице у искоришћавању моћи које је описао.
Цивилизација позната као „Тип I” достигла је технолошки ниво близак оном који је остварен на Земљи у време када је Кардашевљев чланак предат (децембар 1963), са стопом потрошње енергије процењеном на око 4 × 1012 вати (W). Цивилизација позната као „Тип II” премашила би прву за четрнаест редова величине, изједначавајући се са целокупном енергијом коју Сунце емитује за око 3.200 година, тј. предвиђено на 4 × 1026 W. Коначно, цивилизација позната као „Тип III” достиже прекретницу постављену за 5.800 година када се предвиђа да ће стопа потрошње енергије човечанства одговарати моћи коју емитује приближно 1011 звезда у галаксији Млечни пут, што подразумева искоришћавање моћи процењене на 4 × 1037 W.
Уз претпоставку развоја радија, Кардашев је предвидео да ће у наредне две деценије (тј. осамдесетих година 20. века) бити могуће изградити антене површине 100.000 m2 способне за откривање цивилизација Типа II и III. Цивилизација Типа I, каква је Земљина, била би способна да прими изванредне енергетске емисије других типова цивилизација, које би наводно могле континуирано емитовати.
Кардашев је затим испитао карактеристике преноса са вештачког извора. Споменуо је два космичка радио-извора које је 1963. открио Kalifornijski tehnološki institut, CTA-21 и посебно CTA-102, који би имали карактеристике блиске карактеристикама претпостављеног вештачког извора. Најприкладнији регион галаксије за посматрање цивилизација Типа II и III тада би био Галактички центар, због велике густине звездане популације коју садржи. Затим је препоручио да се програми потраге за таквим вештачким изворима фокусирају на друге оближње галаксије, као што су Андромеда, Magelanski oblaci, M87 или Кентаур А. Кардашев је закључио свој рад напоменом да би евентуално откриће чак и најједноставнијих организама на Марсу повећало вероватноћу да цивилизације Типа II постоје у галаксији.
Друга публикација (1980)
Према енергетској дефиницији цивилизације Године 1980, Николај Кардашев објављује други чланак под насловом Стратегије потраге за ванземаљском интелигенцијом: Фундаментални приступ основном проблему, у којем наводи следеће:
Откривање и проучавање ванземаљских цивилизација представља проблем од огромног значаја за напредак човечанства и за његову културу и филозофију. Откриће интелигентног живота у Свемиру пружило би смернице могућем развоју наше цивилизације током астрономских временских распона. — Николај Кардашев
мини|десно|upright=2|Графикон светске потрошње примарне енергије 2011. године према BP-овом статистичком прегледу
Према совјетском астроному, цивилизација на Земљи би била превише млада да би могла ступити у контакт са неком другом цивилизацијом која би сигурно била напреднија; Сунчев систем је превише млад са својих пет милијарди година, а први преци данашњег човека појавили су се тек пре највише 6 милиона година; најстарији небески објекти стари су између 10 и 14 милијарди година; јасно је да су друге цивилизације неупоредиво старије од људске цивилизације. Стога би знање ових цивилизација морало бити веће од Земљиног, и, како је закључио, сигурно морају бити свесне онога што људи раде. Кардашев је веровао да је вероватно да је тренутно стање земаљске цивилизације само једна од фаза кроз које цивилизације пролазе током своје еволуције. Тако је могуће дефинисати цивилизацију на основу ове универзалне карактеристике, која је омогућила Александру Љапунову да дефинише живот као „високо стабилно стање материје, које користи информације кодиране стањима појединачних молекула за производњу реакција одржавања”, што Кардашев назива „функционалном дефиницијом цивилизације”. Он стога предлаже да се о цивилизацији размишља као о „високо стабилном стању материје способном да стиче, врши апстрактну анализу и користи информације како би добило квалитативно нове информације о свом окружењу и о себи, како би побољшало своје способности прикупљања нових информација за производњу реакција одржавања.”
Цивилизација се стога карактерише квалитетом информација које стиче њен оперативни програм, и енергијом која је потребна за имплементацију ових функција. Под „информацијама о свом окружењу и о себи”, Кардашев је прецизирао да су то подаци о органској или неорганској природи, науци, технологији, економији, култури, уметности, итд. Из ове дефиниције предложио је дијаграм који представља интеракције између цивилизације и њеног окружења, и набројао низ научних проблема који произилазе из ових интеракција са информацијама доступним у Свемиру.
Из ове дефиниције, Кардашев је извукао три закључка. Први постулира да је, због огромног и неограниченог скупа активности које захтевају научни проблеми, период током којег цивилизације морају емитовати и комуницирати нужно дуг, чак неограничен. С друге стране, пошто наш садашњи развој покрива само занемарљив делић ове комуникационе фазе, Кардашев је поставио хипотезу о великој невероватности да ћемо срести „браћу по интелигенцији” који су на истом стадијуму еволуције као и ми. Било би вероватније да комуницирамо са високо напредним цивилизацијама које би знале и користиле законе физике у мери коју још увек не бисмо били у стању да разумемо. Кардашев је тврдио да би „ову последњу тачку требало узети у обзир у истраживачким програмима ванземаљских цивилизација” и закључио да је врло вероватно да је наше садашње стање само једна од фаза кроз које пролази свака цивилизација током своје еволуције.
Две стратегије за потрагу за интелигентним сигналима Кардашев је затим анализирао различите моделе и хипотезе о еволуцији цивилизације. Одговарајући на питање руског астронома Јосифа Шкловског, коме је у чланку објављеном 1977. под насловом Могућност да интелигентни живот у Свемиру буде јединствен било чудно да „ударни талас интелигенције” једне суперцивилизације још није стигао до граница целог Свемира, Кардашев је изнео две хипотезе. У првој, он је постулирао да за суперцивилизацију не би било корисно да проширује простор који заузима како би одржала своју активност, а у другој, могуће је да би једна цивилизација, уместо да се распрши у свемиру, радије наставила своје активности анализе информација како би открила нове фундаменталне законе (попут истраживања микрокосмоса, или на пример црних рупа).
Међутим, такве цивилизацијске активности захтевају употребу обилне енергије. Према законима термодинамике, значајан део ове потрошене енергије мора се претворити у зрачење болометријске магнитуде приближно једнаке оној зрачења позадине које окружује извор. Спектрална дистрибуција ове интенезивности мора бити блиска оној црног тела. То би могао бити могући начин потраге за ванземаљским цивилизацијама. Таква потрошња енергије захтевала би и велику количину чврсте материје за активности звезданог инжењеринга, које је Кардашев назвао „космичким чудима”. Укратко, информације о могућем постојању ванземаљске цивилизације стигле би у облику електромагнетног зрачења.
Када је реч о судбини цивилизација, Кардашев је видео два концепта, из којих се могу извести две стратегије потраге. Прва, коју је назвао „земаљским шовинизмом”, заснива се на принципу да се цивилизације могу само стабилизовати или пропасти на нивоу развоја блиском оном који смо ми тренутно достигли. Друга, коју је назвао „еволуционим концептом”, сматра да су цивилизације способне да достигну више нивое развоја од савременог човечанства. У првом случају, најбоља стратегија претраге помоћу астрономских средстава за детекцију (нпр. програма SETI) била би посматрање најмоћнијих (и често најудаљенијих) извора зрачења у свемиру.
Посматрач ће тада моћи да утврди да ли се ради о природним изворима емисије, па тек онда потрага може да се фокусира на објекте са слабијим зрачењем. У другом случају, он је препоручио потрагу за новим и моћним изворима зрачења, посебно у слабо познатим регионима електромагнетног спектра. Ови извори би могли бити значајни или периодични монохроматски сигнали из галактичког центра, из других галаксија или из квазара и других егзотичних космичких објеката.
Кардашев је веровао да би потрага требало да се фокусира на милиметарски спектар таласних дужина, близу максималног интензитета космичког микроталасног позадинског зрачења, а не у појасу од 21 центиметра (који је домен истраживања програма SETI). Према Кардашеву, да би се ухватило значајно зрачење напредне цивилизације које емитује мегаструктура (као што је Дајсонова сфера), радио-телескоп пречника већег од Земљиног морао би да буде постављен у орбитални простор.
Кардашев је закључио предвиђањем да ће потрага за ванземаљским цивилизацијама довести до позитивних резултата у наредној деценији, омогућавајући човечанству приступ огромној количини информација о Свемиру и његовој еволуцији током периода од неколико милијарди година.
Трећа публикација (1985)
Откривање суперцивилизација