給人類和平的發展一百萬年，人類有可能統治銀河系嗎？

任何足夠先進的技術，看起來都像是魔法

——亞瑟·查理斯·克拉克（Arthur Charles Clarke）

20世紀50年代，艾薩克·阿西莫夫（IsaacAsimov）構想出一個龐大的「銀河帝國」，以此作為「基地（Foundation）」系列故事上演的舞台。這個文明出現於距今數千年以後，囊括了整個銀河系所有恆星。他的這個設定非常成功，不只是描寫第一帝國衰亡的最初三部曲很受歡迎，阿西莫夫還乘勝追擊，又寫了三部長篇小說記述了銀河系第二帝國的崛起，並對最初那些小說的背景進行了解構。阿西莫夫死後，還有其他人續寫了多部基地系列小說（運營商的智慧）。他的世界體系也影響了一大批後輩科幻作家。其中最廣為人知的當屬《星際迷航》系列電視劇、小說、漫畫、電影，以及《星球大戰》系列電影和小說。拿破崙時代的政治陰謀，加上超空間緯度神出鬼沒的星際戰艦，似乎擁有無法抵擋的魅力。

對今天的我們來說，星際旅行似乎如同白日做夢，但從歷史角度來看，我們人類的技術社會還僅僅處在幼年期，但技術的進步已經開始呈爆炸式增長的勢頭。也許，如果有足夠的時間，人類最終還是能建立某種銀河帝國（至少是某種泛銀河系文明）。

1964年，在一篇論述尋找先進外星生命的論文中，蘇聯天文學家尼古拉.卡爾達肖夫（NicholasKardashev）提出了一份高級生命的等級標準：

Ⅰ級文明：有能力控制它們整個行星資源的文明；

Ⅱ級文明：能夠控制行星所環繞的恆星全部能量的文明；

Ⅲ級文明：能夠控制所在星系全部能量的文明。

事實上，自最初的論文中，Ⅰ級文明被描述成我們現代社會的樣子，而並沒有提到必須控制整個行星的所有資源。但是，自從論文發表后，就變成了上面所列舉的面貌。

我們在升級的路上

W。與這個數字對應的，是全人類每一天的每一秒鐘使用的平均能耗數量。美國是全球最大的能源消耗國，佔全球能耗的25%，儘管在未來的半個世紀，和印度很有可能超過美國的份額。卡爾·愛德華·薩根（Carl Edward Sagan）從卡爾達肖夫最初籠統的描述出發，編寫了一個數學公式來計算每種文明所屬的等級：

式中，K就是卡爾達肖夫等級評分，評分的數值直觀反映了文明所屬的等級。

表示求取文明體系能耗規模以10為底數的對數值。使用對數的方法可以降低數字規模，例如

=1，

=2。由於取完對數的結果還要除以10，所以，一個生命體系的耗能規模需要提高100億倍，才能在薩根-卡爾達謝夫評級公式中上升一個等級。將我們地球目前的能源使用率

W代入后，得出的結果是

=13,(13-6)/10=7/10=0.7。所以，目前的地球文明，在卡爾達謝夫分級體系中的位置是0.7級。

我想設想一下，怎樣才能讓我們的文明等級評分升高到Ⅰ類文明。但首先，還是從同樣的標準回顧一下工業革命之前的世界。工業革命前後的最大區別，就是能源的使用規模。工業革命之前，人類能使用的只有自身肌體的力量（加上少數幾種牲畜的力量），每人的「功率」大約僅有250W。在一個假設有1000萬居民的文明體系中，總功率就將是2.5× W。由此很容易求出它的卡爾達謝夫等級為0.34。這應該能讓大家對於評分的差距有一個直觀的認識，儘管工業革命前後的世界面貌差別巨大，但是在薩根-卡爾達謝夫評級體系中的評分差距卻很小。我們也可以反過來計算給定K值對應的能耗功率：

P= W

Ⅰ類文明的能耗規模將是

W，也就是

W，或者說，比目前的人類生命能耗高1000倍。

如果我們猜想，人類世界的能耗規模每年增加3%，那麼能耗總量就將每隔23年左右翻一倍。如果我們取一個數字翻倍，然後再把結果翻倍，這樣重複10次之後，就可以得到大約1000倍（準確的數字是1024）於最初數字的結果。那麼，10個能耗翻倍的周期就是23×10=230年，到時候我們就成了Ⅰ類文明。這個有點兒道理，因為根據前面的計算，我們距離Ⅰ類文明的差距，跟工業化革命之前的社會和現代社會的差距差不多。工業革命后也是花了大約250年的時間才發展出我們現在的社會，那麼我們可以想象，可能還要花同樣的時間才能升入下一級。

Ⅰ類文明的定義，現在已經變成了完全控制本星球的能源和資源。資源是個很寬泛的概念，可能涵蓋很多不同類型的事物。例如，Ⅰ類文明是否要有能力控制本星球的天氣呢？不過，如果我們把注意力完全集中在能耗角度上，事情就會簡單得多。

在電影《Geostorm》中，人類已經可以控制全球氣候，天災不復存在

地球上最彌足珍貴的資源就是陽光。你不信嗎？沒有陽光，農業就不可能存在；沒有陽光，所有人都會死；事實上，地球上所有的生命沒有陽光都只能滅亡，因為它們的存續都依賴於陽光提供的能量。地球並不是一個封閉系統，沒有陽光提供的能量，生活就無法繼續。所以，從原則上講，Ⅰ類文明要控制整個行星上的資源，首要任務就是要控制（或集取、使用）投射到地球上的全部陽光。

地球在海平面上的平均光照強度是250W /

，而陽光照射地球的總功率就是這個數字乘以地球表面積1.3×

，所以來自太陽的光照總功率是：250W /

×1.3×

W =3.2×

W，這個多多少少就是用薩根-卡爾達謝夫能耗方程算出來的Ⅰ類文明的能耗規模。但是，我們還是需要自問：人類文明能否達到如此高的能耗級別？如果能夠，這麼做又是否明智？首先，有很多原因導致我們或許不能收集太陽送給我們的全部能量。明顯的局限之一，是地球表面積的70%是海洋。儘管有人說：有信念者，萬事皆可成。我個人還是很難想象，我們的後代會在海面上空鋪滿太陽能電池板。太陽能電池板的效率也不是很高，目前最高水平也不過能把光能得20%轉化為電能。還有另外需要擔心的一件事是：哪怕僅有10%的陸地面積被太陽能電池板覆蓋，也會給地球生態環境造成災難性後果。上述三方面因素都將降低收集太陽能的效率，使其比前面列出的最大數字低大約兩個數量級。這樣一來，就只相當於目前全球能耗水平的十倍左右了。這不是個很糟糕的結果，但離我們想象中「神一樣的存在」還有較大差距。

當然，我們還有其他的能量來源。目前，唯一聽起來可靠的能源是人工控制的核熱反應。原則上，全球重氫資源能給我們提供取之不盡的能源，足夠讓人發家致富。但是，發那麼多電還是有風險的，歸根結底，維護我們這個文明體系運作的所有能源最終都會轉化為熱能。要是我們的電力來自陽光還好辦，因為陽光本來就是要給地球加熱的。但如果利用核能大量發電的話，地球溫度就可能因此而上升一截。具體多少呢？嗯，僅靠陽光地球就已經維持了 3 0 0 K左右的平均溫度；如果我們選用另一種發電方式，獲得與陽光同樣規模的能源，那麼地球變暖程度就將擴大 2 . 2 5 倍左右，意味著地球平均溫度將上升為 3 6 0 K（86.5℃），熱到讓生物無法生存。這還是在忽視了發電過程可能造成的所有其他污染的情況下。太陽能本身，基本上不存在這個問題，因為太陽能本來就是要轉化為熱量的，不管你要不要先把它轉化為電力。（「基本上」在這裡含義是：如果太多的太陽能電池板改變了地球的反照率，那麼地球溫度的確會發生變化）。

極致高溫下被蒸發的城市

如果你下定決心要那麼多能源，也就必須付出相應的代價。最終Ⅰ級文明需要一個完全可控的生態系統。它將會要求整個生物圈經歷一場劇變，以至絕大多數動物（包括人類）都需要做出改變才能生存。像很多科幻小說中的其他創意一樣，這個概念東也來自奧拉夫·斯塔普爾頓（Olaf Stapledon）的小說《最後的人和最初的人》以及《造星主》。在《造星主》一書中，銀河系各大文明用基因方法改變了他們居民的生物形態，變成了能效極高的超級智能昆蟲，以便在時間的盡頭用最高效率使用恆星放射出的能量。

人形小強

就像很多其他作者提出過的，這樣的環境可能還會有很多其他的結果，例如大部分人類將自身「下載」到電腦系統中，然後就可以隨心所欲地改變實體世界，而不需要擔心後果。電腦可能會想要把我們消滅（或試圖這樣做），就像《終結者》電影里展示的那樣。然後由它們取代我們（小說《海伯里安》探討了這種可能性，小說講述28世紀，地球已被黑洞吞噬，人類在銀河系中建立了霸主政權，但一顆偏遠星球上的某個傳說，卻將帶給人類滅頂之災。在這顆被稱作海伯利安的星球上，據說潛伏著一種名為伯勞的嗜血怪物，朝聖者們可以組隊去向它許願，一人能夠夢想成真，而餘下諸人都將失去性命。在人類末日前夜，最後一支由7人組成的朝聖隊伍出發了，他們每個人都有極度渴望之事，也有著隱藏心底的秘密，而其中一人正掌握著全人類的命運）。我們也可能在無意中促成了某種進步，因而晉陞為Ⅰ級文明（這差不多就是格雷格·貝爾GregBear名作《血音樂》中的故事，故事講述基因工程專家弗吉爾違反公司規定，利用實驗室設備研製微小智能生命體。即將大功告成之際，公司發現了他的不當行為，將他掃地出門，並勒令他銷毀研究成果。但弗吉爾隱隱感到這是一個前所未有的偉大突破，於是陽奉陰違，偷偷保留了樣本，並將其注入自己的血液，帶出了實驗室。在他看來，自己是智能生命體的「母親」，有義務保護它們。但他不知道，這群毫不起眼的小傢伙將徹底改變人類和整個世界，甚至顛覆宇宙的法則……），或者出現雜合上述多重變化的局面。

天網消滅人類，可憐的金門大橋，被變種人蹂躪、被人猿蹂躪、被怪獸蹂躪，被天網蹂躪……

合乎邏輯的下一步，就是在宇宙空間或者其他行星建立人類殖民地。儘管在達到Ⅰ級文明水平之前，人們也可以試著興建外星殖民地，SPACEX已經在火星殖民的研究上有所進展。但是，的確有一種後續步驟是現代人做不到的：對其他行星進行地球化改造。計劃的內容是找到一顆沒有生命居住（只是有可能這樣）的行星，比如火星，然後把他變成地球人能夠居住的環境。「能夠居住」具體是怎麼個意思，定義有那麼一些模糊。但籠統地說，是人類能夠在該星球的露天環境下生存。當然，人們可以想象用基因改造的方法改變人類自身，製造某種賽博格之類的複合體，以便能夠在外星球現有條件下生存，而不是改造整個星球。或者採取某種雙管齊下的做法，我們一邊改造行星，一邊改變人類自己，或許能最終收效。

少佐：賽博格的代表

很難想象這樣大幅度的改變會意味著什麼，或者到時候人類文明能否控制他們。目前，我們人類也在進行一場無法取消的長期實驗，正在用改變大氣成分的方式增加太陽熱量的留存比率，而這已經給地球生態造成了較為嚴重的影響。保羅•克魯岑和尤金•斯圖默造出了一個新詞「人類紀」，來描述我們當前的時代，因為人類從工業革命以來就開始影響地球生態和氣候系統。有人甚至把這個時代向前追溯至20000 年前的農業開始時期。

現在看來很清楚的是，一種文明消耗的能源越多，對周圍環境的改變幅度就大，也就越可能造成各種不可預知結果。全球天氣系統就是一個經典的混純系統案例——能夠影響氣候的很小事件，將來都可能會造成非常嚴重的後果。這一點，從 1963 年以來就已經廣為人知。當時，愛德華•洛倫茲EdwardLorenz設計出了一個簡單的地球大氣環流模型。洛倫茲說：「當我們把結果……代入大氣系統中……其結果表明，遠期天氣預報在任何情況下都是不可能的。」這有時被稱作蝴蝶效應:一隻蝴蝶在扇動翅膀，就可能導致席捲得克薩斯的一場颶風。地球生態系統是另外一個難解的混沌系統，只是它的反應周期很漫長：多數針對有限範圍內的地球生態系統編製的數學模型（比如捕食者-獵物模型），其中都包含強相關性的非線性微分方程，而它們正是混亂的標誌。更糟糕的是，生態系統過於複雜，目前根本就無法判斷這些模型能不能反映生物世界的原貌。

火星移民

在卡爾達肖夫的分級體系中，第Ⅱ級文明能夠控制整個恆星系統的能量，或者使用前面給出的算式計算，他們可以掌控

W的能量。與太陽這樣「普通」的恆星輸出功率相當。從Ⅰ級到Ⅱ級文明的進化可能會是一個問題。我想不起來曾經讀過任何科幻作品正面處理過這個過程。主要的問題在這裡：要想獲得整個恆星的能量，就需要拆掉一些行星。目的是用它們做成一道屏障，以便截留恆星發出的光。

環形世界其實就是戴森球

拉里•尼文Larry Niven的小說《環形世界》，是這種方法的有趣案例。環形世界的動力結構，它是一個巨大的圓環，在地球到太陽的平均距離上圍繞一顆行星轉動。它的自轉速度極快，而其巨大的規模也足以證明，只有Ⅱ級（或以上 ) 文明才能把它建成。環形世界的居民能夠控制他們所在恆星的能量。他們擁有一套「投影塊」系統，不只可以用來製造晝夜交替的效果，還幫助人類操控日餌應對外部威脅。尼文的小說，用一種特別的方式證明了我們前文提到過的結論：人類為了在高度人工化的環境下生存，其本身可能會經歷一些出乎意料的變化。在環形世界，文明的墮落導致人類社會發展成了彼此孤立的生態系統區，包括食屍族，一個吞食屍體的人類族群，他們扮演了地球上土狼的角色。

食屍族或許是這種造型

Ⅱ級與Ⅲ級文明之間的文明體系，在大眾媒體和較早期的科幻作品中極為常見，雖然並沒有明確這樣的稱呼。行星聯盟、銀河帝國，這些作者們鍾愛的稱呼，顧名思義就已經超過了Ⅱ級文明。不信嗎？那我們來看一個小細節，來自《星際迷航：新一代》及其續集，這東西名叫「複製機」。「複製機」可能是瞬間轉移機器的後續產品。由於種種原因，我認為瞬間轉移不可能實現。不過現在，我們就大膽假設它能用。正如星際迷航粉所知道的：皮卡德艦長對他辦公室的一個小盒子說：「茶，格雷爵士，要熱的。」很短時間之後，盒子里就出現了一個小茶杯。（人們禁不住想說：「裡面裝有某種液體，幾乎完全不像是茶，可又多少有那麼一點茶的味道。」 --謝謝你，道格拉斯•亞當斯！）這茶到底是從別處泡好了傳輸過來的，還是憑空製造出來的？

啤酒是怎麼來的？

作品中並沒有明確交代，但很可能是後者，因為光子甲板也像是用這種方式運作的。那麼，一杯茶的質量大約是250g，其能量價值約為2 . 2 5 X

J 。這大約相當於目前全美國 2 . 5 h的能源消耗總量。如果銀河帝國有70億人口，每人叫了這麼一杯茶的話，所需能量就可以達到太陽在半秒鐘時間釋放的規模！當然，我對行銀河帝國的人口規模估計數顯然偏低。無論如何，這個小小的「複製機」就能顯示出•帝國手裡有大把的能源可以揮霍。如果我們假設整個帝國所有的飲食都是這麼製造出來的，其能量需求就已經超過了幾顆恆星的總和。

用這麼浪費的辦法泡一杯茶，的確是相當愚蠢的做法。沒有任何技術能保持100 %的能效，製造一杯茶所釋放出的冗餘熱量，可能足以融化（或汽化）複製機所在的任何容器。在我看來，多數科幻題材的電視和電影節目都不會老老實實處理這類細節。大致基於菲利普• K•迪克Philip K. Dick作品《機器人會夢見電子羊嗎？》改編的電影《銀翼殺手》，就展示了一個 20世紀40年代視角上激臨崩潰的新世界。但就算那個世界里，也有招募星際殖民志願者的廣告，暗示這個世界並不缺少能源。瀕臨崩潰與能源豐富，兩者並不一定不能共存，但很容易由此引發各種衝突。

銀翼殺手中的城市景觀

斯坦尼斯拉夫•萊姆Lem Stanislaw寫過一篇諷刺性短篇小說，聚焦於已經達到可能世界最高發展階段（HPLD )層次的外星人。他們基本上是飽食終日、無所事事，沒事就創造個方形行星這樣的奇迹出來玩玩，如此等等。他們向來訪者解釋說：他們什麼都不幹，是因為幹什麼都意味著退步。我也覺得，人們很難寫出第Ⅲ級文明背景下的科幻小說，因為到了那個級別，連亞瑟·查理斯·克拉克（Arthur Charles Clarke）的說法都顯得過於溫柔了。或許應該說：「一切真正先進的技術都像是神跡。」這樣更為準確。在篇文章中，我始終試圖從現有的真正知識出發，按照已知物理規律構想未來的世界。任何一種達到卡爾達肖夫分級第Ⅲ級標準的文明，擁有了駕馭整個星系能力的那一種，其歷史悠久程度肯定遠遠超過了我們人類。如果我們相信光速是終極速度，那麼要擴張到整個星系，勢必需要數百萬年的時間。即便我們相信超光速旅行的現實性，可能還是需要這麼漫長的時間。這樣的文明還必須擁有一份遠見和明確無疑的目標，遠遠超過我們現今時代的人類所能達到的程度。這是因為，只有以整個社會的存續作為最高使命，才有可能實現這樣高的社會發展水平。其他一切都無關緊要。如果不需要載人，任何形式的太空旅行難度都會降低很多：將人類送往其他星球的代價極為高昂，到了近乎瘋狂的地步，而且非常之危險。與此同時，這又是確保人類長期存續唯一可能的辦法。這裡的長期，指的是數百萬年後。