李水旺新一期視頻：
想像這樣一個等級體系：我們的文明如今能發展到星系那般宏大。今天，我們將探討**卡爾達肖夫等級**——宇宙階梯，在這個階梯上，能量與進步相伴相生。
今天，我們將探討**卡爾達肖夫等級**。這套體系最初為天文學和地外智慧生命搜尋計劃（SETI）所創，如今已成為探討先進文明（或許也包括我們自身）的框架。這些文明的規模會變得超乎想像地龐大。試想K1文明（一級文明）的力量：必要時，它能部署十億兵力投入一場衝突。當我們審視K2文明（二級文明）——一個能利用整顆恆星全部能量輸出的文明時，其資源當量相當於十億顆行星。K3文明（三級文明）的疆域橫跨整個星系，在它們眼中，行星就如同現代國家眼中的回形針般普通；它們能發動將恆星當作武器、把行星當作彈藥的戰爭。這些是星際帝國，它們不以十億為單位統計士兵，而是以這個數字，甚至萬億為單位統計將軍與海軍上將，其他職業亦是如此。擁有十億倍於人類的人口，這樣的文明會誕生十億個牛頓或愛因斯坦，能讓一顆行星遍布如莎士比亞、梵谷般的天才。太陽系的重量級冠軍，或許要在一場單敗淘汰賽中擊敗千萬億名競爭者才能加冕，這意味著要闖過五十輪比拼。
說到階梯，關鍵在於要認識到，**卡爾達肖夫等級**的階梯遠不止常被討論的一級、二級、三級這幾級。並非所有二級文明都實力相當：一顆超巨星的能量，可能是一顆紅矮星的十億倍；一個圍繞黑洞運轉的文明，其資源或許遠超前兩者，可在卡爾達肖夫等級上，它的排名仍可能低於一顆行星，甚至低於一隻1瓦的燈泡——嚴格來說，這隻燈泡的等級約為0.6級。
在深入探討這些差異前，我們先快速定義**卡爾達肖夫等級**，以及本文所採用的修正版本。儘管這套等級常與極度先進的文明掛鉤，但從本質而言，它衡量的是一個文明實際掌控的能量大小。天文學家尼古拉·卡爾達肖夫於1964年提出這套框架，初衷是通過天文觀測識別外星文明。他指出，若一個文明顯著改造了行星、恆星或星系這類天體，觀測該天體的外觀、光譜、亮度等變化，就能發現其蹤跡。探測這類變化最直接的方式，就是看一個文明是否利用恆星、星系的能量，甚至照射到行星上的陽光來驅動自身運轉。
卡爾達肖夫提出了三個等級：
- **一級文明**：利用照射到其母行星上的全部陽光。
- **二級文明**：利用其母恆星的全部能量，常被稱為戴森球文明。
- **三級文明**：利用整個星系的能量輸出。
我通常將一顆普通小行星或小型衛星定義為**0級文明**。似乎從沒人關注過行星級以下的等級，雖然這類等級遠不如三級、四級文明有趣，但我認為它或許更具實用價值。默認情況下，我們以地球、太陽、銀河系作為各等級的基準。每兩個等級之間，能量相差約10個數量級，儘管行星、恆星、星系的亮度差異巨大——例如，部分恆星比矮星系還要明亮。
卡爾·薩根建議將10的16次方瓦、10的26次方瓦、10的36次方瓦作為各級文明的基準。這些年來，我見過甚至提出過多種等級體系，但如今我更傾向於採用以兆瓦為單位、基於對數刻度的薩根基準：
- **一級文明**：10的10次方兆瓦
- **二級文明**：10的20次方兆瓦
- **三級文明**：10的30次方兆瓦
順帶一提，10的10次方兆瓦等於10的16次方瓦。在此基礎上，四級、五級文明可分別定義為10的40次方兆瓦、10的50次方兆瓦。
按照這套等級，地球並非一級文明，而是**1.1級文明**——因為地球接收的陽光能量約為2×10的11次方兆瓦，精確表述為2K1.1。太陽的能量輸出約為4×10的20次方兆瓦，對應2.0級文明，精確表述為4K2.0。最常見的恆星——暗淡的紅矮星，其周圍文明的等級約為1.7級，能量比太陽弱約一千倍；而明亮的超巨星，亮度可達太陽的百萬倍，等級能達到2.6級或2.7級。
部分矮星系更為暗淡，而最明亮的星系能量可達10的33次方兆瓦，對應3.3級文明。我們所處的室女座超星系團能量約為10的39次方兆瓦，對應3.9級文明；而我們有時被納入的拉尼亞凱亞超星系團，等級約為4.0級至4.1級。目前，整個可觀測宇宙的等級約為4.7級，這個數值會隨時間變化，恆星、星系、超星系團的等級亦是如此。
這引出一個核心觀點：單純的能量輸出，未必等同於真正的實力或技術先進程度。更高的能量等級，意味著更強的技術能力，但利用恆星能量，僅靠反光材料、熱機這類相對簡單的技術就能實現。從這個角度而言，一個擁有微型黑洞反應堆、能量輸出達10的14次方瓦（即10的8次方兆瓦，0.8級文明）的文明，其技術水平或許高於一個擁有完整戴森雲、達到二級文明的文明。
同理，一個僅靠1兆瓦能量運轉、效率極高的機器智能，嚴格來說屬於0.0級文明；而你我人類，等級約為0.4級。一片覆蓋數平方英里的藻類，等級可達0.4級以上，但你我、機器智能，顯然都比藻類文明更為先進。
**卡爾達肖夫等級**並不直接反映技術精密程度或人口規模，但對於依託同類技術、同類生命體構建的文明而言，兩者大概率存在較強關聯性。
基於這一前提，今天我們主要探討：同一文明在等級體系不同階段的狀態——我們有理由認為，存續時間更久、規模更大的文明，技術水平大概率高於如今的人類文明。
那麼，人類目前處於哪個等級？
關於人類的卡爾達肖夫等級，學界一直存在爭議。有人認為我們尚未達到一級文明，但我對此持反對意見——尤其是採用**薩根修正等級（MSS）**時。該等級中，一級文明的基準能量，僅為卡爾達肖夫原始等級（OKS）一級文明的二十分之一。接下來的討論，我們默認採用薩根修正等級，而非原始等級。
如我所言，我認為人類已具備一級文明的資格：我們消耗了地球接收太陽能的相當一部分來維持文明運轉，其中大部分用於農業生產。地球表面（含海洋）約10%的區域被用於農業，儘管光合作用效率低於光伏板，但我們衡量的是能量消耗，而非能量利用效率。
在薩根修正等級中，一級文明基準為10的10次方兆瓦，人類完全符合這一標準。這一衡量方式契合卡爾達肖夫等級的核心初衷——**可探測性**。這種可探測性是一種技術特徵，即證明某顆行星存在科技文明的證據，就如同生物特徵能證明生命存在一般。
例如，行星表面吸收陽光後反射回太空的光合波段，能揭示生命的存在；同理，通過行星能量模式的可探測變化，也能發現先進科技文明的蹤跡。其中一個例子是：南極這類凍土區域，反照率（反射率）突然大幅下降，這意味著該區域不再被反光冰層覆蓋，可能是火山活動所致，也可能是人類建造了吸光面板、巨型穹頂或溫室。
一個關鍵趨勢是：未來幾十年，人類大概率將維持在一級文明水平。我們會聚焦於開發地球現有未被利用的能源——比如南極、沙漠地區的太陽能，或是提升能源利用效率，包括在現有土地上增產糧食、提高交通工具的用電效率。
與此同時，我們可能建造大量太空太陽能收集器、反光鏡或遮光板用於地球工程，這會直接提升或降低我們的基礎能量等級。深海項目同樣會影響這一等級：照射到公海的陽光，大多僅為地球增溫，並未被反射。理論上，通過用冰面、反光鏡甚至太陽能板覆蓋部分海面，就能為地球降溫。由於這些海域缺乏植物附著生長所需的營養物質，光合作用與生物質生產極少，改造這些區域，對整體生態系統的影響微乎其微。
在我們的修正等級中，若地球建成覆蓋全球的城市（地球都市），其等級將達到2K1.1。規模更小、亮度更低的城市，等級約為2K1.0，僅為地球整體能量的十分之一。木星的衛星木衛二，體積更小、亮度更低，接收的太陽能僅為地球的五分之一。
海王星、冥王星之外的柯伊伯帶天體，其文明能利用的太陽能更少。不過，這些文明或許能依靠內部核聚變供能，或用巨大的薄拋物面天線（本質是鋁箔）捕捉該區域分散的陽光。深空中的小型彗星礦場，等級僅為0級。
我們不深入探討四級、五級文明，因為其定義尚不明確；即便是一個組織有序的三級文明，其可行性也存在極大爭議。若超光速旅行存在，建立銀河帝國或許可行；若無超光速旅行，文明仍可將整個星系的資源集中到一顆核心行星，或構建直徑壓縮至幾光年的三級文明戴森雲，但後勤保障難度會急劇攀升。因此，嚴格意義上的三級文明是否存在，值得懷疑；但一個已完成殖民、整體達到三級文明標準的星系，是有可能存在的——只是這類文明未必擁有統一的文化、政府，甚至未必源自同一母星、擁有共同祖先。
舉個例子：想像一個由百萬顆類地行星組成的帝國，通過星門連接，分布在整個星系，或通過宇宙蟲洞連接無人居住的地球複製體。這正是科幻作品中經典的星際帝國設定。
按現代人口水平保守估算，假設每顆行星平均居住10億人（非滿負荷，或文明偏好低人口密度），這個帝國總人口可達千萬億。若僅保留千分之一的人口作為現役士兵，同等數量作為太空艦船員，兵力可達萬億，船員亦達萬億——這一規模是美國現役兵力的百萬倍。每艘大型戰列艦配備一千名船員，可組建十億艘巨型戰艦，平均每顆行星配備一千艘。這樣的帝國，足以輕鬆碾壓人類文明，甚至單顆行星的文明。
但在卡爾達肖夫等級體系中，這類帝國的規模，遠不及完整的戴森雲文明。對真正的三級文明而言，它們如同大國境內的一座普通鄉村小鎮；如同孩子用樂高積木搭建的小房子，相較於現代人類文明的整體規模與實力，微不足道。
這一推論的隱含前提是：外星文明的人口密度、人均能源需求與人類相近。但這一點難以確定，它們的能源利用效率或許遠超人類。例如，我們曾探討過依託黑洞供能、生活在恆星際或星系際空間的後生物文明——這類文明，僅靠每天1公斤物質轉化的能量，就能維持整個帝國運轉。
另一方面，到第四個千年，太陽系或許會出現技術高度發達的自動化系統，不僅利用太陽的全部能量，還能利用附近數百顆恆星的能量，使人類文明等級達到2.4級，而人口僅為如今的數百倍。