La escala Kardashev ( ruso : Шкала́ Кардашёва , romanizada : Shkalá Kardashova ) es un método para medir el nivel de avance tecnológico de una civilización en función de la cantidad de energía que es capaz de utilizar. La medida fue propuesta por el astrónomo soviético Nikolai Kardashev (1932-2019) [1] en 1964 [2] y lleva su nombre.
La escala es hipotética y se refiere al consumo de energía a escala cósmica . Desde entonces se han propuesto varias extensiones de la escala, incluida una gama más amplia de niveles de potencia (Tipos 0, IV y V) y el uso de métricas distintas a la potencia pura (por ejemplo, crecimiento computacional o consumo de alimentos ). [3] [4]
Kardashev esbozó por primera vez su escala en un artículo presentado en la conferencia Byurakan de 1964 en Armenia , una reunión científica que revisó el programa soviético de escucha espacial de radioastronomía . El artículo se titulaba " Передача информации внеземными цивилизациями " ("Transmisión de información por civilizaciones extraterrestres"). [2] Partiendo de una definición funcional de civilización, basada en la inmutabilidad de las leyes físicas y utilizando la civilización humana como modelo de extrapolación , se desarrolló el modelo inicial de Kardashev. Propuso una clasificación de las civilizaciones en tres tipos, basándose en el axioma del crecimiento exponencial :
En un segundo artículo, titulado "Estrategias de búsqueda de inteligencia extraterrestre", publicado en 1980, Kardashev se pregunta sobre la capacidad de una civilización, que define por su capacidad para acceder a la energía, sostenerse e integrar información de su entorno. [5] Siguieron dos artículos más: "Sobre la inevitabilidad y la posible estructura de las supercivilizaciones" y "Cosmología y civilizaciones", publicados en 1985 y 1997, respectivamente; [6] [7] el astrónomo soviético propuso formas de detectar supercivilizaciones y dirigir los programas SETI (Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre).
Varios científicos han realizado búsquedas de posibles civilizaciones, pero sin resultados concluyentes. [8] Sin embargo, en parte gracias a tales búsquedas, se identificaron objetos inusuales, que ahora se sabe que son púlsares o quásares . [9]
Kardashev presentó por primera vez una clasificación de las civilizaciones según su nivel de consumo energético en un artículo titulado Transmisión de información por civilizaciones extraterrestres , publicado en 1964, primero en ruso en el número de marzo-abril del Astronomicheskii Zhurnal , [2] luego en Inglés en la edición de septiembre-octubre de 1964 de la Revista astronómica soviética. [2] En este artículo, el científico presenta un cálculo de la evolución de las necesidades energéticas de la humanidad, y calcula que el consumo energético de esta última será igual al emitido por el Sol, evaluado en 4 × 10 26 vatios (W ), en unos 3.200 años, será entonces igual a la emitida por 10 11 estrellas similares a la nuestra (que corresponde al número estimado de estrellas en la Vía Láctea) en 5.800 años. Partiendo de esta observación, y considerando que no hay motivos para suponer que la evolución del consumo energético de la humanidad pueda disminuir, Kardashev llega a proponer una clasificación de las civilizaciones tecnológicas en tres tipos. [2] [10]
Una civilización conocida como "Tipo I" es capaz de recolectar y utilizar toda la energía disponible en su planeta, es decir, el equivalente teórico a 10 16 vatios . Según Kardashev, es el tipo de civilización que la Tierra estuvo más cerca de alcanzar en 1964. Una civilización conocida como "Tipo II" superaría a la primera por un factor de 10 mil millones, alcanzando un consumo de 10 26 vatios, esta vez utilizando todos el poder emitido por su estrella . Finalmente, una civilización conocida como "Tipo III" sería capaz de recolectar y consumir toda la energía emitida por su galaxia , lo que equivale a 10 37 vatios. [2]
Suponiendo el desarrollo de la radio , Kardashev predijo que en las dos décadas siguientes (es decir, en los años 1980) sería posible construir antenas de 100.000 m 2 capaces de detectar civilizaciones de tipo II y III. Una civilización Tipo I como la de la Tierra sería capaz de recibir las extraordinarias emisiones energéticas de los otros tipos de civilizaciones, que supuestamente podrían emitir de forma continua. [2] [11]
Kardashev examinó luego las características de una transmisión procedente de una fuente artificial. Mencionó en particular las dos fuentes de radio cósmicas descubiertas en 1963 por el Instituto Tecnológico de California , CTA-21 y CTA-102 en particular, que tendrían características cercanas a las de una supuesta fuente artificial. La región de la galaxia más adecuada para observar civilizaciones de Tipo II y III sería entonces el Centro Galáctico , debido a la alta densidad de población estelar que alberga. Luego recomendó que los programas de búsqueda de tales fuentes artificiales se centraran en otras galaxias cercanas, como la galaxia de Andrómeda , las Nubes de Magallanes , M87 o Centauro A. Kardashev concluyó su artículo señalando que el posible descubrimiento de incluso los organismos más simples en Marte aumentaría la probabilidad de que existan civilizaciones de Tipo II en la galaxia. [2]
En 1980, Nikolai Kardashev publicó un segundo artículo titulado Estrategias de búsqueda de inteligencia extraterrestre: un enfoque fundamental para el problema básico, [5] en el que afirmaba que:
La detección y el estudio de civilizaciones extraterrestres constituyen un problema de inmensa importancia para el progreso de la humanidad y para su cultura y filosofía. El descubrimiento de vida inteligente en el Universo proporcionaría una guía para el posible desarrollo de nuestra civilización a lo largo de períodos de tiempo astronómicos.
— Nikolai Kardashev, Estrategias de búsqueda de inteligencia extraterrestre: un enfoque fundamental para el problema básico
Según el astrónomo soviético, nuestra civilización sería demasiado joven para poder contactar con otra civilización que seguramente sería más avanzada que nosotros; el sistema solar , con sus cinco mil millones de años, es demasiado joven y los primeros antepasados del hombre actual aparecieron hace sólo 6 millones de años; [12] los objetos celestes más antiguos tienen entre 10 y 14 mil millones de años; está claro que las otras civilizaciones son incomparablemente más antiguas que la civilización humana. Por tanto, el conocimiento de estas civilizaciones debe ser mayor que el nuestro, y, razonó, seguramente deben ser conscientes de lo que estamos haciendo. [5]
Kardashev creía que es probable que el estado actual de nuestra civilización sea sólo una de las etapas por las que pasan las civilizaciones durante su evolución. Por tanto, es posible definir la civilización a partir de esta característica universal, que permitió a Aleksandr Lyapunov definir la vida como "un estado altamente estable de la materia, que utiliza información codificada por los estados de las moléculas individuales para producir reacciones de mantenimiento", que Kardashev llama la "definición funcional de civilización". [5] Por lo tanto, sugiere pensar en la civilización como un "estado altamente estable de la materia capaz de adquirir, hacer análisis abstractos y utilizar información para obtener información cualitativamente nueva sobre su entorno y sobre sí mismo, para mejorar sus capacidades de recopilar nueva información para produciendo reacciones sostenidas." Por tanto, la civilización se caracteriza por la calidad de la información adquirida por su programa operativo y por la energía necesaria para implementar estas funciones. Por "información sobre su entorno y sobre sí mismo", Kardashev precisó que se trata de datos sobre naturaleza orgánica o inorgánica, ciencia , tecnología , economía , cultura , artes , etc. A partir de esta definición propuso un diagrama que representa las interacciones entre una civilización y su entorno, y enumeró una serie de problemas científicos que surgen de estas interacciones con la información disponible en el Universo. [5]
De esta definición, Kardashev sacó tres conclusiones. El primero postulaba que debido al vasto e ilimitado conjunto de actividades que requieren los problemas científicos, el período durante el cual las civilizaciones deben transmitir y comunicarse es necesariamente largo, incluso ilimitado. Por otro lado, dado que nuestro desarrollo actual cubre sólo una fracción insignificante de esta fase de comunicación , Kardashev planteó la hipótesis de la alta improbabilidad de que nos encontremos con "hermanos en inteligencia" que se encuentren en la misma etapa de evolución que nosotros. Después de todo, las civilizaciones muy avanzadas conocen y utilizan las leyes de la física en un grado que aún no sospechamos. Kardashev afirmó que "este último punto debería tenerse en cuenta en los programas de investigación de civilizaciones extraterrestres" y concluyó que es muy probable que nuestro estado actual sea sólo una de las etapas por las que pasa toda civilización durante su evolución. [5]
Kardashev analizó luego varios modelos e hipótesis de la evolución de la civilización. Respondiendo a la pregunta del astrónomo ruso Iosif Shklovsky , quien en un artículo publicado en 1977 y titulado Posibilidad de que la vida inteligente en el universo sea única encontró extraño que la "onda de choque de inteligencia" de una supercivilización aún no hubiera alcanzado los límites de todo el Universo , Kardashev propuso dos hipótesis explicativas. En el primero postuló que no sería útil que una supercivilización expandiera el espacio que ocupa para mantener su actividad, y en el segundo, es posible que una civilización, en lugar de dispersarse en el espacio, prefiera continuar. sus actividades de análisis de la información para descubrir nuevas leyes fundamentales (como la exploración del microcosmos o de los agujeros negros , por ejemplo). [5]
Sin embargo, tales actividades de civilización requieren el uso de abundante energía. Según las leyes de la termodinámica , una parte importante de esta energía consumida debe convertirse en radiación de una magnitud bolométrica aproximadamente igual a la del fondo de radiación que rodea la fuente. La distribución espectral de esta intensidad debe ser cercana a la de un cuerpo negro . Esta sería una posible forma de buscar civilizaciones extraterrestres. Tal consumo de energía también requeriría una gran cantidad de materia sólida para las actividades de ingeniería estelar , que Kardashev llamó "milagros cósmicos". En definitiva, la información sobre la posible existencia de una civilización extraterrestre llegaría en forma de radiación electromagnética . [5]
Respecto al destino de las civilizaciones, Kardashev vio dos conceptos, de los que se pueden derivar dos estrategias para la búsqueda de civilizaciones extraterrestres. El primero, al que llamó " chovinismo terrestre ", se basa en el principio de que las civilizaciones sólo pueden estabilizarse o perecer en un nivel de desarrollo cercano al alcanzado actualmente. El segundo, al que llamó "concepto evolutivo", sostiene que las civilizaciones son capaces de alcanzar niveles de desarrollo superiores al de la humanidad contemporánea. En el primer caso, la mejor estrategia de búsqueda utilizando medios de detección astronómica (por ejemplo, el programa SETI ) sería observar las fuentes de radiación más poderosas (y a menudo las más distantes) en el espacio. Entonces el observador podrá determinar si se trata de fuentes de emisión naturales y sólo entonces la búsqueda podrá centrarse en objetos con radiación más débil. En el segundo caso, recomendó buscar nuevas y potentes fuentes de radiación, especialmente en las regiones poco conocidas del espectro electromagnético . Estas fuentes podrían ser señales monocromáticas significativas o periódicas procedentes del centro galáctico , de otras galaxias o de quásares y otros objetos cósmicos exóticos. Kardashev creía que la búsqueda debería centrarse en el espectro de longitudes de onda milimétricas , cercano a la intensidad máxima del fondo cósmico de microondas , en lugar de en la banda de 21 centímetros (que es el dominio de investigación del programa SETI). Según Kardashev, para captar la importante radiación de una civilización avanzada emitida por una megaestructura (como una esfera Dyson ), sería necesario colocar en el espacio orbital un radiotelescopio con un diámetro mayor que el diámetro de la Tierra. [5]
Kardashev concluyó prediciendo que la búsqueda de civilizaciones extraterrestres conduciría a resultados positivos en la [entonces] próxima década, dando a la humanidad acceso a una gran cantidad de información sobre el Universo y su evolución durante un período de varios miles de millones de años. [5]
En el artículo Sobre la inevitabilidad y la posible estructura de las supercivilizaciones publicado en 1985, Kardashev evoca los posibles escenarios y los medios de investigación de que dispone la humanidad para la detección de hipotéticas supercivilizaciones extraterrestres . El astrónomo soviético nos recuerda que buscamos estas supercivilizaciones según nuestros propios criterios de desarrollo y que las predicciones sólo son posibles para mundos extraterrestres cercanos a nuestro nivel tecnológico, mientras que los demás están más allá de nuestra representación intelectual. Sin embargo, le parece útil concebir modelos de supercivilizaciones basados al mismo tiempo en la imaginación y en nuestro conocimiento científico actual. Dado que las leyes de la física son inmutables, incluso si se descubrieran nuevas leyes en el futuro, no abolirían las ya conocidas. [6]
Según Kardashev, los modelos teóricos de supercivilizaciones deben cumplir dos supuestos básicos. La primera es que la gama de actividades de la supercivilización que obedecen a las leyes de la física está limitada sólo por limitaciones naturales y científicas, mientras que la segunda es que la evolución de las actividades de la supercivilización no puede ser interrumpida ni limitada por contingencias intrínsecas e inherentes, como las de gran escala. conflictos sociales. Para Kardashev, a diferencia de otros científicos, las supercivilizaciones no pueden autodestruirse ni retroceder. Según estos principios, en el espacio deben existir megaestructuras de gran tamaño, que emitan mucha energía e información , y que existan durante miles de millones de años, siendo al mismo tiempo lo suficientemente compactas como para intercambiar rápidamente grandes cantidades de datos entre ellas. Una supercivilización crearía así una estructura tecnológica de dimensiones cósmicas. Kardashev cita como ejemplo la megaestructura de Freeman Dyson , en forma de esfera de varias unidades astronómicas de diámetro. Otros fenómenos pueden indicar actividades altamente tecnológicas, como la explosión artificial de estrellas o el cambio de órbitas estelares para almacenar masa y energía. Las nubes moleculares gigantes también tienen un gran potencial para la astroingeniería . Kardashev incluso plantea la posibilidad de que una supercivilización remodele toda la galaxia. [6] [7]
Luego evoca la posibilidad teórica y matemática de la existencia de una megaestructura en forma de disco que gira sobre sí mismo con velocidad angular constante . Según él, la búsqueda de señales inteligentes debería dirigirse a la detección de megaestructuras de este tipo con la radiación característica (20 µm). Los cuásares o centros galácticos pueden ser excelentes candidatos para atestiguar la existencia de una supercivilización, ya que emiten una fuerte radiación infrarroja , lo que indica una estructura sólida. El astrónomo aconseja buscar estos objetos en un rango de longitud de onda que va desde unas pocas micras hasta unos pocos milímetros. Las grandes estructuras inteligentes también pueden detectarse porque apantallan o reflejan la radiación circundante. [6]
Kardashev cree que es muy probable que una supercivilización ya haya detectado y observado a la humanidad a través de telescopios de tamaño cósmico. Analiza esto en un artículo de 1997 sobre el tema, titulado Radioastron – a Radio Telescope Much Greater than the Earth . [13] Para esta supercivilización, la ciencia de la "etnografía cósmica" debe estar altamente desarrollada. Sin embargo, el hecho de que hasta ahora no se haya establecido ningún contacto podría explicarse por consideraciones éticas de estas civilizaciones . Basándose en este principio, Kardashev ve sólo dos escenarios evolutivos posibles para una supercivilización: la evolución natural y la evolución después del contacto con otras civilizaciones extraterrestres . Considera más probable el escenario basado en el contacto entre dos civilizaciones altamente desarrolladas tecnológicamente y culturalmente avanzadas; Este escenario, que él llama la "hipótesis de la urbanización", daría lugar al reagrupamiento y unificación de varias civilizaciones dentro de unas pocas regiones compactas del Universo . [6]
Kardashev enumera, en forma de herramientas de investigación, seis escenarios posibles (resumidos en una tabla al final de su artículo de 1997) [13] que explican la evolución de una civilización. Cada uno de los escenarios corresponde a una probabilidad , uno o más objetos a observar, un procedimiento adaptado y, finalmente, las posibles consecuencias para nuestra civilización: [6]
En el artículo Cosmología y civilizaciones publicado en 1997, Kardashev reitera la necesidad de observar atentamente los objetos astronómicos con fuerte radiación para detectar supercivilizaciones. Sin embargo, el descubrimiento de una civilización en un estadio de desarrollo similar al nuestro es poco probable. La existencia de este tipo de supercivilizaciones es posible gracias a que la vida en la Tierra es reciente en comparación con la edad del Universo (8 × 10 9 años antes de la formación del Sistema Solar ). Luego examina las condiciones para la aparición de la vida en escalas de tiempo cosmológicas. Suponiendo el ritmo de evolución de la vida en la Tierra y considerando la edad del Universo, es razonable suponer que una civilización podría haber alcanzado nuestro nivel de desarrollo tecnológico en 6 × 10 9 años. Este tipo de civilizaciones se pueden observar en regiones cercanas, ya que cuanto más lejos observamos, más jóvenes son los objetos. Los recientes descubrimientos de fuentes de intensa radiación mortales para la vida muestran que la vida podría haber florecido a cubierto durante el tiempo necesario para su aparición y mantenimiento. Otro argumento a favor de la posibilidad de una supercivilización muy antigua es que la mayoría de los objetos que podrían ser megaestructuras aún no han sido descubiertos ni cartografiados. Además, el 95% de la materia permanece invisible o sólo puede inferirse por la influencia gravitacional que produce. [7]
Según Kardashev, es fundamental centrar nuestras herramientas de búsqueda en nuevos objetos que irradien en una longitud de onda de unas pocas micras a unos pocos milímetros, y a una temperatura de 3 a 300 K , característica de las grandes estructuras de materia sólida. [15] Entonces sería posible detectar estructuras pertenecientes al Tipo II en nuestra galaxia o en aquellas cercanas. Las estructuras de tipo III también se pueden observar a grandes distancias cosmológicas. Kardashev recuerda que se realizó un estudio sobre 3.000 fuentes del catálogo IRAS procedentes de las cuatro direcciones del cielo. Se apuntaron a dos bandas de temperatura: de 110 a 120 K y de 280 a 290 K. El análisis mostró que las fuentes de 110 a 120 K están agrupadas en el plano galáctico y en su centro. Kardashev explica que sólo observaciones más potentes en el rango infrarrojo y submilimétrico pueden revelar posibles fuentes artificiales de radiación. A continuación se refiere a los proyectos que ha propuesto, en particular el de poner en órbita un telescopio espacial criogénico (el Proyecto Millimetron ). [7] [16]
Según Kardashev, estos resultados, combinados con los de otras investigaciones sobre la edad de ciertos objetos cósmicos, sugieren que en nuestra galaxia pueden existir civilizaciones que datan de hace entre 6 y 8 mil millones de años. Es probable que hayan descubierto hace tiempo nuestra propia civilización, hipótesis que podría responder a la pregunta planteada por Enrico Fermi cuando formuló su paradoja : "¿Dónde están?". Sin embargo, sin el descubrimiento de fuentes artificiales, la teoría de Shklovsky de que las civilizaciones se autodestruyen como resultado de conflictos sociales a gran escala quedaría demostrada. Kardashev menciona otra hipótesis que, a su juicio, es capaz de explicar la dinámica de las supercivilizaciones: el "efecto de retroalimentación" (teorizado por Sebastian von Hoerner en 1975), [17] que se basa en la hipótesis de que a un alto nivel tecnológico , las civilizaciones tienden a converger en lugar de aislarse. La distancia entre las supercivilizaciones podría entonces determinarse en la mitad del tiempo de evolución tecnológica de la civilización más antigua, que sería de unos 3 a 4 mil millones de años. Por otro lado, es posible que esta supercivilización no haya estado presente en nuestra galaxia desde hace mucho tiempo. Kardashev concluye diciendo que dado que la expansión del Universo es infinita, el número y la vida de tales supercivilizaciones también son infinitos. [7]
La hipotética clasificación, conocida como escala de Kardashev, distingue tres etapas en la evolución de las civilizaciones según el doble criterio de acceso y consumo energético . [18] [19] El propósito de esta clasificación es guiar la búsqueda de civilizaciones extraterrestres, particularmente dentro de SETI , en la que Kardashev participó, [20] y esto bajo el supuesto de que una fracción de la energía utilizada por cada tipo está destinada a comunicación con otras civilizaciones. Para hacer más comprensible esta escala, Lemarchand compara la velocidad a la que se puede transmitir a través de la galaxia un volumen de información equivalente a 100.000 libros de tamaño medio. Una civilización de Tipo II puede enviar estos datos mediante un haz de transmisión que dura sólo 100 segundos. Se puede enviar una cantidad similar de información a través de distancias intergalácticas de unos diez millones de años luz, con un tiempo de transmisión de varias semanas. Una civilización de Tipo III puede enviar la misma cantidad de datos a todo el universo observable con un tiempo de transmisión de 3 segundos. [18] [21]
La clasificación de Kardashev se basa en el supuesto de una tasa de crecimiento del 1% anual. Kardashev creía que a la humanidad le llevaría 3.200 años alcanzar el Tipo II y 5.800 años alcanzar el Tipo III. [3] Sin embargo, el Dr. Michio Kaku cree que la humanidad debe aumentar su consumo de energía en un 3% anual para alcanzar el Tipo I en 100-200 años. [22] Estos tipos están, pues, separados unos de otros por una tasa de crecimiento de varios miles de millones. [3]
Una civilización "cercana al nivel alcanzado actualmente en la Tierra, con un consumo energético de ≈4 × 1019 ergios /seg" (4 × 1012 vatios). [2] Una civilización de Tipo I generalmente se define como aquella que puede aprovechar toda la energía que llega a su planeta de origen desde su estrella madre (para la Tierra, este valor es aproximadamente 2 × 1017 vatios), que es aproximadamente cuatro órdenes de magnitud mayor que la cantidad que se alcanza actualmente en la Tierra, con un consumo de energía de ≈2 × 1013 vatios para 2020. El astrónomo Guillermo A. Lemarchand definió el Tipo I como un nivel cercano a la civilización terrestre actual, con una capacidad energética equivalente a la irradiancia solar de la Tierra , entre 1016 y 1017 vatios. [23]
Una civilización capaz de aprovechar la energía irradiada por su propia gran estrella –por ejemplo, completando con éxito una esfera Dyson o un cerebro Matrioshka– con un consumo de energía de ≈4 × 1033 ergios/seg. [2] Lemarchand definió tales civilizaciones como capaces de aprovechar y canalizar toda la producción de radiación de su estrella. El consumo de energía sería entonces comparable a la luminosidad del Sol , aproximadamente 4 × 1033 ergios/seg (4 × 1026 vatios ). [23]
Una civilización con energía a la escala de su propia galaxia , con un consumo energético de ≈4 × 1044 ergios/seg. [2] Lemarchand definió que las civilizaciones de este tipo tienen acceso a una energía comparable a la luminosidad de toda la Vía Láctea , aproximadamente 4 × 1044 ergios/seg (4 × 1037 vatios). [23]
De acuerdo con los datos disponibles en aquel momento, Kardashev no fue más allá de una civilización de Tipo III. Sin embargo, se han propuesto nuevos tipos (0, IV, V y VI).
En 1973, Carl Sagan descubrió el trabajo de Kardashev sobre la clasificación de civilizaciones. [24] Encontró que las diferencias entre los tipos identificados por Kardashev eran tan grandes que no permitían el mejor modelado posible de la evolución de las civilizaciones. [11] En consecuencia, Sagan propone una clasificación más refinada, todavía basada en los tipos de Kardashev, pero integrando niveles intermedios utilizando la siguiente fórmula de interpolación logarítmica : [25]
,
donde K es el tipo de civilización Kardashev y W es la cantidad de energía que utiliza, en vatios. Así, una civilización de Tipo 1.1 se definiría por una potencia de 10,17 vatios , mientras que una civilización de Tipo 2.3 sería capaz de aprovechar 10,29 vatios .
Además, la fórmula anterior podría usarse para extrapolar más allá de los tipos originales de Kardashev. Por ejemplo, una civilización Tipo 0 , no definida por Kardashev, controlaría alrededor de 1 MW de energía (equivalente a tener alrededor de 100 fogatas encendidas en un momento dado); En la Tierra, el surgimiento de civilizaciones de tipo 0 coincide aproximadamente con el surgimiento de la civilización en un sentido general. [26]
Sagan estimó que, según esta escala revisada, la humanidad de los años 1970 sería del Tipo 0,7 (unos 10 teravatios ), [27] equivalente al 0,16% de la energía disponible en la Tierra. [28] Este nivel se caracteriza, según él, por la capacidad de autodestrucción, que él llama "adolescencia tecnológica". [29] En 2021, el consumo total de energía mundial fue de 595,15 exajulios (165.319 TWh ), [30] equivalente a un consumo de energía promedio de 18,87 TW o una calificación de Kardashev de 0,73 (a 2 pies cuadrados ). [31]
Sagan también sugiere que, para completar, se debe agregar una escala alfabética para indicar el nivel de desarrollo social , expresado en la cantidad de información disponible para la civilización. Así, una civilización de Clase A se basaría en 10 6 bits de información (menos que cualquier cultura humana registrada), una Clase B en 10 7 , una Clase C en 10 8 , y así sucesivamente. La humanidad en 1973 pertenecería a la clase "0,7 H". [32] Según Sagan, la primera civilización con la que la humanidad entraría en contacto podría estar entre "1,5 J" y "1,8 K"; una supercivilización galáctica estaría en la etapa "3 Q", mientras que una federación de galaxias podría estar en la etapa "4 Z". [21] Los ejes de información y energía no son estrictamente interdependientes, por lo que incluso una civilización de nivel Z no tendría por qué ser Kardashev Tipo III. [32] Sagan creía que ninguna civilización había alcanzado aún el nivel Z, especulando que tanta información única excedería la de todas las especies inteligentes en un supercúmulo galáctico , y observando que el universo no es lo suficientemente antiguo como para intercambiar información de manera efectiva a grandes distancias.
En 2017, la cantidad total de información generada en Internet fue de 26 zettabytes (con una estimación de 120 zettabytes en 2023), [33] equivalente a 0,73 R/S en la escala combinada de Sagan.
En Física del futuro (2011), el físico estadounidense Michio Kaku examina las condiciones para que la humanidad converja en una civilización planetaria de Tipo I. Esta convergencia se basa principalmente en la economía del conocimiento . Kaku utiliza la escala de Kardashev, pero la desarrolla añadiendo una etapa adicional: una civilización de Tipo IV sería capaz de extraer la energía que necesita de la radiación extragaláctica . Al estudiar la evolución de las tecnologías que han cambiado la historia ( el papel , el circuito integrado ), Kaku cree que la humanidad avanza hacia una civilización de dimensiones planetarias, cuyo "punto de partida" es Internet . [34]
Una civilización de Tipo I consume energía del orden de miles a millones de veces nuestra producción planetaria actual, alrededor de 100 billones de billones de vatios. Tendría energía suficiente para manipular la aparición de determinados fenómenos naturales, como terremotos o volcanes , y podría construir ciudades en los océanos . Podemos ver los inicios de una civilización de Tipo I en el hecho de que se está desarrollando un idioma global ( inglés ), está surgiendo un sistema de comunicación global ( Internet ), se está gestando un sistema económico global (el establecimiento de la Unión Europea ). , e incluso una cultura globalizada está estandarizando a la humanidad ( medios de comunicación , televisión , música rock y películas de Hollywood ). [3] Para alcanzar el Tipo I, la humanidad debe ser capaz de comunicarse con el resto del mundo y centrarse en varias áreas: construir infraestructura para facilitar la comunicación y la cooperación, educación , investigación y desarrollo , e innovación , así como construir vínculos fuertes. entre las diásporas y sus países de origen, y entre migrantes y no migrantes. [34] Si el desarrollo fracasa, es probable que el mundo no pueda alcanzar el Tipo II. Si estas áreas no se desarrollan, Kaku predice que la humanidad se hundirá en el "abismo": [34] una civilización avanzada debe crecer más rápido que la frecuencia de ocurrencia de catástrofes cósmicas a nivel de extinción , como impactos de cometas o asteroides . Una civilización de Tipo I también debería poder dominar los viajes espaciales para desviar objetos amenazantes. También habría que anticipar el inicio de las glaciaciones y modificar el clima mucho antes de que se produjeran para evitarlas. [3]
Además, en sus libros Hiperespacio y Mundos Paralelos , Michio Kaku ha hablado de una civilización de Tipo IV que podría aprovechar fuentes de energía "extragalácticas" como la energía oscura . [35]
En Entering Space: Creation a Spacefaring Civilization , Robert Zubrin sugiere otra forma: su definición de una civilización de Tipo I se describe como aquella que ha logrado el pleno dominio de los recursos de su planeta (global), una de Tipo II de su sistema solar (interplanetaria). ), y un Tipo III habría desatado todo el potencial de la galaxia (civilización estelar). También se han propuesto métricas distintas al consumo puro de energía. [4]
Reflexiona sobre la posibilidad de una civilización de Tipo IV, una que dominaría el universo, y señala que existen límites en la forma en que las mentes pueden conectarse e interactuar sobre una base galáctica o intergaláctica. Como ejemplo, menciona que la comunicación desde el centro de nuestra galaxia hasta su borde tardaría unos 50.000 años (ya que nada puede viajar más rápido que la luz , según nuestro conocimiento de la física). [36] [4]
El astrónomo John D. Barrow de la Universidad de Sussex ha planteado la hipótesis de que existen otras etapas más allá del Tipo III. Estas civilizaciones de Tipo IV, V o incluso VI serían capaces de manipular estructuras cósmicas (galaxias, cúmulos galácticos, supercúmulos) e incluso escapar del Big Crunch a través de agujeros en el espacio. [3]
Barrow también propone una "escala anti-Kardashev": observa que a los humanos les ha resultado más rentable ampliar su capacidad de manipular su entorno a escalas cada vez más pequeñas que a escalas cada vez mayores. Por lo tanto, propone una clasificación inversa, del Tipo I-menos al Tipo Omega-menos:
En Impossibility: The Limits of Science and the Science of Limits (1998), Barrow propone una escala que va desde "BI" a "BVI", con una etapa final que llama "BΩ", caracterizada la primera por la posibilidad de manipular el entorno. , mientras que este último permite la modificación del espacio-tiempo . [38]
Zoltan Galántai reconoce el importante papel que ha jugado la clasificación de Kardashev en el programa SETI, pero cree que otra escala es posible, sin consumir consumo energético, recurriendo a la miniaturización. La hipótesis de Donald Tarter, investigador del SETI, es que una civilización basada en la nanotecnología no necesitaría una cantidad cada vez mayor de energía. Una civilización de Tipo I que domine los viajes espaciales locales podría colonizar su sistema planetario e incluso la nube de Oort sin necesitar una cantidad de energía que la convertiría en Tipo II. [24] Esta escala pierde su significado más allá del Tipo II, ya que es imposible predecir la evolución de las civilizaciones a largas distancias en un proceso de colonización galáctica. Finalmente, la escala Kardashev es producto de una era de conocimiento científico insuficiente, que consideraba la posibilidad del objeto estelar CTA-102 como una fuente artificial Tipo III, mientras que hoy sabemos que se trata de un núcleo galáctico . [24]
En otro artículo, Zoltan Galántai sugiere considerar otra escala, basada no ya en el consumo de energía, sino en la capacidad de una civilización para sobrevivir a desastres naturales y cósmicos. El tipo I describiría una civilización capaz de sobrevivir a un desastre natural local, como los anasazi . Una civilización de Tipo II tendría los medios para resistir un desastre regional o continental y, finalmente, el Tipo III podría enfrentar un desastre global como el impacto de un asteroide , la erupción de un supervolcán o una edad de hielo . Más allá de los tres primeros tipos hay civilizaciones que se han diseminado por toda la galaxia. La civilización Tipo IV seguiría siendo vulnerable a algunas amenazas cósmicas, mientras que la civilización Tipo V sería técnicamente inmortal, ya que ninguna catástrofe cósmica podría alcanzarla. [39] La escala Kardashev puede ser una herramienta relevante para prevenir catástrofes, ya sean humanas o naturales, según Richard Wilson, quien relaciona esta escala con el poder de destrucción, en TNT . Una civilización de Tipo I utilizaría 25 megatones de TNT equivalente por segundo, una civilización de Tipo II 4 × 10 9 veces más (4 mil millones de bombas de hidrógeno por segundo), mientras que una civilización de Tipo III utilizaría 10 11 veces más. [40]
Según Carl Sagan, el Tipo I debería alcanzarse alrededor del año 2100. [34]
El físico y futurista Michio Kaku ha sugerido que, si los humanos aumentan su consumo de energía a una tasa promedio del 3 por ciento por año, podrían alcanzar el estado de Tipo I en 100 a 200 años, el estado de Tipo II en unos pocos miles de años y el estado de Tipo III. en 100.000 a un millón de años. [41]
El físico Freeman Dyson ha calculado que el Tipo I debería alcanzarse en unos 200 años, [42] mientras que Richard Carrigan ha estimado que la Tierra está a sólo cuatro décimas del camino hacia el Tipo I en la escala de Sagan. Si se alcanzara pronto el Tipo I (en el año 3000 para Richard Wilson ), [43] estaría acompañado de profundos trastornos sociales, pero también de un importante riesgo de autodestrucción. [43]
Según Per Calissendorff, el consumo de energía no puede ser el principal parámetro para explicar la transición de un tipo a otro. Las civilizaciones deben tener los medios para mantener su tasa de crecimiento a pesar de las condiciones climáticas y los grandes desastres naturales, incluso a escala cósmica. Una civilización que avance hacia el Tipo II debe haber dominado los viajes espaciales , las comunicaciones interplanetarias , la ingeniería estelar y el clima . También debe haber desarrollado un sistema de comunicación planetario, como Internet . [19] Para Michio Kaku, la única amenaza seria para una civilización de Tipo II sería la explosión de una supernova cercana , mientras que ninguna catástrofe cósmica conocida sería capaz de acabar con una civilización de Tipo III. [3]
Según Philip T. Metzger, la humanidad ha alcanzado el Tipo I, pero se enfrenta a un desafío energético. En su artículo de 2011 La forma natural de hacer viables los proyectos espaciales audaces , afirma que las fuentes de energía no renovables de la Tierra están casi agotadas; el gas natural se agotará en 2020-2030, el carbón en 2035, el uranio en 2056, mientras que la producción de petróleo alcanzará su punto máximo en 2006-2008. [44] La energía nuclear no puede satisfacer plenamente las necesidades energéticas del mundo (representó sólo el 6% en 2011). Además, las energías renovables no pueden satisfacer la creciente demanda de energía. La mayoría de los minerales utilizados por los humanos están en peligro de escasear; 11 minerales ya están clasificados como que han superado su pico de producción. Para Metzger, la humanidad debe emprender un "proyecto de 100 años" destinado a construir una nave espacial ("100 Year Starship") capaz de acceder a los vastos recursos energéticos del Sistema Solar . [44] Para Metzger, es incluso probable que si los extraterrestres codiciaran los recursos energéticos de nuestro Sistema Solar, no los buscarían en la Tierra, sino en los distintos asteroides y planetoides . La robótica es la única manera de acceder a tantos recursos dispersos, y la humanidad debería embarcarse en un segundo proyecto a largo plazo, que Metzger llama "robotsfera", que comenzaría con la explotación energética de la Luna (estimada en 2,3 × 10 13 J /año). Este primer paso permitiría alcanzar el Tipo II en 53 años. Entonces la robotesfera ( sondas automatizadas autorreplicantes y de autoaprendizaje ) se extendería al resto del Sistema Solar. Los avances actuales en inteligencia artificial sugieren que las bases de una robótica podrían alcanzarse a principios del próximo siglo, a partir de 2100. Metzger ve ocho beneficios para la humanidad en la construcción de la Nave Estelar de 100 Años, incluyendo cero costos de lanzamiento porque la nave espacial se construirá en el espacio. por robots que pueden hacerlo con poca asistencia humana (reduciendo drásticamente los costos de fabricación), la creación de una economía en todo el Sistema Solar y el uso de recursos de objetos celestes y posiblemente terraformándolos . [44]
Viorel Badescu y Richard B. Cathcart han estudiado la posibilidad de que una civilización de Tipo II pudiera utilizar un dispositivo de 450 millones de kilómetros para dirigir la radiación solar y así poder impartir un movimiento cinético a su estrella que la desvíe de su trayectoria habitual en unos 35 a 40 parsecs , [45] permitiéndole, entre otras cosas, capturar su exergía y navegar por la galaxia. [46] [45]
Para Claude Semay, "una civilización de tipo II podría ser detectada a grandes distancias (mediante lo que se llama "fuga astrotécnica"), [ se necesita verificación ] siempre que no esté situada en una región de la galaxia demasiado alejada de nosotros. , o que no ocupe un lugar que esté oculto para nosotros por nubes de gas o polvo". [47]
Una civilización de Tipo III debería ser detectable debido a la gran cantidad de radiación capturada a escala de toda la galaxia. Calissendorff sugiere utilizar el 75% de la luz total emitida por una galaxia para determinar que una civilización Tipo III utiliza muchas esferas Dyson . Si sólo tres o cuatro de estas esferas ocupan la galaxia, no significa necesariamente que la civilización haya alcanzado el Tipo III; es posible que todavía esté en transición. [19]
Sin embargo, dichas civilizaciones pueden permanecer fuera del alcance de nuestra comprensión y de nuestros instrumentos. Sagan cree que la civilización Tipo III más cercana se encuentra a una distancia media de 10.000 años luz de nosotros, pero que no le interesan las transmisiones de radio clásicas, ya que son de un nivel tecnológico diferente. Sólo las civilizaciones pequeñas y de bajo nivel podrían comunicarse con nosotros. [48]
Sin embargo, "una civilización de Tipo III no debe confundirse con lo que los escritores de ciencia ficción llaman un ' imperio galáctico '", señala Semay, sabiendo que sólo puede existir si se logran los viajes interestelares . Semay sostiene que no hay evidencia de que esto sea posible alguna vez. [47] Basado en los cálculos de Dyson, Semay cree que tal viaje tomaría tres siglos, con una distancia promedio entre estrellas de aproximadamente 7 años luz. En conjunto, la velocidad del frente de colonización, que oscila entre 4 × 10 -4 y 5 × 10 -3 años luz por año, daría como resultado que la humanidad se expandiera por toda la galaxia en un período de 16 a 200 millones de años. [47] "Una civilización de Tipo III, habiendo "domesticado" así su galaxia mediante la construcción de un gran número de esferas Dyson, sería detectable a distancias intergalácticas de varios millones de años luz". [47]
Una civilización de Tipo III podría teóricamente vivir dentro de un agujero negro supermasivo , en una órbita periódica estable, lo que lo haría completamente indetectable, según VI Dokuchaev. [49]
Zoltan Galántai señala que ni Kardashev ni Sagan pensaron en ampliar la escala y definir un Tipo IV (que utilizaría la energía de todo un Universo). Simplemente no imaginaron una civilización capaz de manipular su entorno en la mayor escala posible (alrededor de 14 mil millones de pársecs ). [11] El concepto de una supercivilización de Tipo IV se acerca a las posibilidades divinas, permitiendo la creación y el viaje a través de Universos alternativos del diseño propio de dicha civilización, [11] aunque Carrigan reserva la última posibilidad para una civilización de Tipo V. [50] La fracción de energía capturada por una civilización capaz de alimentarse de un agujero negro también podría usarse para clasificar civilizaciones. [51]
Según Kardashev, los parámetros más importantes para definir la existencia de una civilización son tres: la presencia de fuentes de energía muy poderosas, el uso de tecnologías no estándar y la transmisión de cantidades significativas de información de diversa índole a través del espacio. [52]
La clasificación de Kardashev se basa en la hipótesis de que una civilización avanzada utiliza una cantidad significativa de energía, lo que implica que debe ser detectable de facto a largas distancias, como resume Zoltan Galántai. [24] Para Kardashev, el límite del consumo energético de una civilización se sitúa originalmente en la región del espectro electromagnético de 10 6 a 10 8 Hz, lo que permite dos observaciones relacionadas con la termodinámica . En primer lugar, toda la energía consumida se convierte inevitablemente en calor. En segundo lugar, esta energía sólo puede disiparse en forma de radiación dispersada en el espacio. Estos dos hallazgos son los pilares de la teoría de Kardashev de que los objetos cósmicos con fuerte radiación podrían ser fuentes artificiales. [52] También consideró la posibilidad de detectar una fuente artificial enfatizando la línea espectral del hidrógeno en su uso para la fusión nuclear . [53]
Dutil y Dumas consideran varios límites físicos a la producción continua de energía, como la fotosíntesis (alrededor de 10 TW ), el clima (alrededor de 127 TW) y el flujo solar (174.000 TW). La única fuente inagotable de energía que puede sostener una civilización durante más de varios miles de millones de años es el deuterio (utilizado en la fusión nuclear ). [54] La sostenibilidad de una civilización debe implicar, por tanto, "un control estricto de la explotación de los recursos disponibles"; Esta dificultad para superar los límites energéticos puede explicar el hecho de que la gran mayoría de las civilizaciones no logren participar en un proyecto de colonización espacial. [54]
El astrofísico Makoto Inoue y el economista Hiromitsu Yokoo han explorado la posibilidad de que una civilización de Tipo III pueda extraer energía de un agujero negro supermasivo (SMBH). La energía capturada podría satisfacer las extraordinarias necesidades de una civilización que requiere alrededor de 4 × 10 44 erg/s. [51] La energía sería capturada en forma de radiación emitida por la materia que se precipita hacia la estrella, mediante colectores ubicados dentro del disco de acreción . Estos colectores son similares a las esferas Dyson. El desbordamiento, así como el desperdicio de la civilización, serían redirigidos hacia el agujero negro. Una fracción de esta energía, dirigida como un haz de alta potencia , podría ser útil para los viajes espaciales. Un club galáctico de civilizaciones podría transmitir la energía a través de redes dentro de la galaxia. Dentro de las distintas centrales eléctricas que componen la red, la transmisión de energía se conmuta periódicamente entre transmisor y receptor, según la rotación galáctica. Para ser eficiente, esta red debería estar ubicada en el centro de la galaxia. [51]
Este parámetro es uno de los más indetectables del Universo debido a que las estructuras de materia sólida se encuentran a bajas temperaturas y emiten radiación débil. Su luminosidad, difícil de observar, también imposibilita su observación con telescopios. Asimismo, no podemos detectarlos por sus efectos gravitacionales . [52] Por otro lado, su existencia puede detectarse analizando longitudes de onda entre 8 y 13 micras, correspondientes a temperaturas superficiales de 300 K. De este modo podría detectarse una hipotética esfera de Dyson , [50] siempre que la observación se realice desde el espacio. . A nivel local, la importante caída de luminosidad que resultaría de una esfera gigante de Dyson (o "burbuja de Fermi") permitiría la detección de una civilización de Tipo III. [50]
Una megaestructura como una esfera Dyson podría ser el resultado de una tecnología basada en sondas autorreplicantes , como las imaginadas por von Neumann . De hecho, una civilización de Tipo III tendría los medios para dispersar un número significativo de estas esferas por toda la galaxia, lo que tendría el efecto de atenuar la luz emitida por la galaxia. [19] Kaku también considera que este es el método más eficiente para colonizar el espacio. Por ejemplo, una galaxia de 100.000 años luz de diámetro sería explorada en medio millón de años. [3] Paul Davies ha sugerido que una civilización podría colonizar la galaxia dispersando sondas en miniatura, no más grandes que la palma de una mano, utilizando nanotecnología . Esta tesis es realista, explica, porque es evidente que la tecnología es cada vez más miniaturizada y proporcionalmente menos costosa. [3]
Las megaestructuras de tipo II serían más fáciles de detectar. Este sería el caso de una esfera Dyson utilizada como " motor estelar ", [55] así como del aporte de elementos pesados. [50] De manera similar, los "propulsores Shkadov", que producirían un empuje lateral de 4,4 pársecs en su estrella al reflejar la radiación solar a través de una estructura hecha de espejos, serían objetos observables. Este dispositivo rompería la simetría de la radiación solar y contrarrestaría las fuerzas gravitacionales , permitiendo a una civilización de Tipo II mover su sistema solar de origen a través del espacio. [56] [55] Drake y Shklovski también han considerado la posibilidad de "sembrar" una estrella (salado estelar) añadiendo artificialmente elementos extremadamente raros como el tecnecio o el prometio . Una intervención de este tipo en la composición de una estrella sería detectable. [50]
Todavía es posible que la humanidad pueda descubrir rastros de civilizaciones perdidas de Tipo I, II o III. La búsqueda de vestigios materiales de tales civilizaciones (p. ej. esferas Dyson o motores estelares), una "alternativa interesante" al programa SETI convencional, sienta las bases para una " arqueología cósmica " según Richard A. Carrigan. Los esfuerzos por detectar marcadores de inteligencia en las atmósferas de los exoplanetas (como el freón , el oxígeno o incluso el ozono , residuos de la actividad biótica según la investigación de James Lovelock ) [50] constituyen una de las vías más prometedoras. Una civilización que viera morir a su estrella (como una gigante roja , por ejemplo) podría haber intentado prolongar su existencia a través de megaestructuras que deberían ser detectables. [50] Las posibles huellas podrían ser restos nucleares, que se buscarán dentro de los tipos espectrales que van de A5 a F2 según Whitmire y Wright. [57] También podría ser un cambio en la relación isotópica , debido a un motor estelar, o una modulación espectral inusual en la composición de la estrella. [50]
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Según Kardashev, las transmisiones de una civilización extraterrestre (lo que busca SERENDIP ) se pueden dividir en dos tipos. Por un lado, puede haber un intercambio de información entre civilizaciones altamente desarrolladas o civilizaciones en etapas similares de evolución. Por otro lado, la transmisión de información puede tener como objetivo elevar el nivel de otras civilizaciones menos desarrolladas. Si existen supercivilizaciones, las transmisiones del primer tipo deben permanecer inaccesibles a nuestra observación porque deben ser unidireccionales y no estar dirigidas hacia el Sistema Solar . Por el contrario, los del segundo tipo deben ser fácilmente detectables por nuestros dispositivos de escucha. [52] Una señal de origen artificial debe contener más de 10 y menos de 100 bits . Este último sería de dos tipos: transitorio y estable. Varios criterios nos permiten distinguir una señal de origen artificial de otras. Primero, la región óptima del espectro para albergar señales artificiales es aquella donde la temperatura del fondo cósmico de microondas es la más baja. [52] En segundo lugar, las fuentes artificiales deben tener un tamaño angular mínimo. Finalmente, la presencia de datos sospechosos en otras regiones del espectro (como la polarización circular , las frecuencias radioeléctricas y ópticas, [58] o las emisiones de rayos X ) pueden confirmar que se trata de una transmisión inteligente. Dos fuentes entre las estudiadas tienen parámetros cercanos a los esperados: 1934-63 y 3C 273B . [52]
Para LM Gindilis, existen dos criterios para que una señal sea llamada artificial: uno relacionado con la naturaleza artificial de la fuente y el otro relacionado con una radiación particular, diseñada intencionalmente para asegurar la comunicación y facilitar la detección. [59] Sólo las civilizaciones de tipo II o III pueden comunicarse mediante transmisiones isotrópicas que permiten la recepción omnidireccional. En una banda de 1 MHz (que requiere alrededor de 10 24 vatios), la detección de señales de una civilización de Tipo II es posible hasta a 1.000 años luz de distancia, mientras que las señales de una civilización de Tipo III son detectables prácticamente en todo el Universo observable . [59] Sin embargo, construir un transmisor omnidireccional lo suficientemente potente como para transmitir en un rango de 1.000 años luz llevaría varios millones de años. Según VS Troitsky, la energía necesaria y las limitaciones en su producción serían dos obstáculos para completar este proyecto en un tiempo razonable. [60]
Para Zoltan Galántai, no seríamos capaces de distinguir entre una señal extraterrestre inteligente y una señal de origen natural. Por tanto, no cree que se puedan detectar civilizaciones de tipo II, III o incluso IV. Incluso si la humanidad alcanza el Tipo IV, no podrá detectar otra supercivilización de nivel similar, y consideraremos sus cambios en el universo como resultado de causas naturales. Así, puede que haya muchas civilizaciones de Tipo IV en el universo, pero ninguna de ellas podrá detectar a las demás. Además, las dimensiones del universo convierten a estas supercivilizaciones en islas alejadas de las demás, lo que Dyson define como un " Universo Carroll ". [11]
Para Alexander L. Zaitsev, la transmisión por radio de mensajes interestelares (IRM) es el método más probable utilizado por las civilizaciones. Los radiotelescopios planetarios y los instalados en asteroides permitirían escuchar los numerosos mensajes que podrían enviarnos. [61] En 2007, el programa SETI analizó las únicas frecuencias de televisión enviadas por una civilización Tipo 0, señala Michio Kaku . Por lo tanto, nuestra galaxia puede tener comunicaciones de civilizaciones de Tipo II y III, pero nuestros dispositivos de escucha sólo pueden detectar mensajes de Tipo 0. [3]
Desde 1962, Kardashev fue miembro del grupo de investigación SETI en el Instituto Astronómico Sternberg de Moscú. En 1964 organizó la primera conferencia soviética sobre la posibilidad de civilizaciones extraterrestres, que se celebró en el observatorio astrofísico de Byurakan en Armenia . [1] Esta conferencia nacional se celebró en respuesta al seminario estadounidense conocido como conferencia del Green Bank de 1961, que se celebró en el observatorio del Green Bank en Estados Unidos. [62] Reunió a radioastrónomos con el objetivo de "encontrar soluciones técnicas y lingüísticas racionales al problema de la comunicación con una civilización extraterrestre que es más avanzada que la civilización de la Tierra". Kardashev presentó su clasificación, mientras Troitskii anunció que era posible detectar señales de otras galaxias. [63]
Para Kardashev, "en los próximos 5 a 10 años, todas las fuentes de radiación con el mayor flujo observable, en todas las regiones del espectro electromagnético , habrán sido descubiertas y estudiadas", habiendo alcanzado efectivamente la sensibilidad de los dispositivos de escucha. límites técnicos. Según él, se conocerá todo el espectro electromagnético y, en consecuencia, se podrá ampliar la lista de objetos que podrían ser fuentes artificiales. La búsqueda de señales artificiales deberá entonces concentrarse en objetos de máxima luminosidad o radiación pertenecientes a una determinada región del espectro, pero también en objetos de masa significativa y en aquellos que representan la esencia de la materia en el Universo. Ya en 1971, Kardashev consideraba que esta observación requiere la preparación de un plan de escucha y análisis, que permitirá el éxito de la búsqueda de civilizaciones extraterrestres. Entonces la humanidad podrá resolver el " principal dilema ", como afirmó Enrico Fermi . [52] Este dilema, según el astrónomo soviético, está ciertamente relacionado con nuestra falta de información y conocimiento. [52] [64]
Kardashev cree que un proyecto de investigación como Ozma es incapaz de detectar una civilización de Tipo I (una idea también promovida por Kaplan en 1971), [65] y que SETI debería centrarse en cambio en buscar señales de radio intensas que podrían emanar de civilizaciones de Tipo II o activas. III civilizaciones. [24] Para demostrar la eficacia de este enfoque, Kardashev dirigió su atención a dos fuentes de radio descubiertas por el Instituto de Tecnología de California , apodadas CTA-21 y CTA-102 . Posteriormente, Gennadii Borisovich Sholomitskii utilizó la estación de investigación astronómica rusa para estudiar los datos de CTA-102. [62] Encontró que esta fuente de radio se caracteriza por su variabilidad. Kardashev consideró entonces que esto podría ser un indicio de una fuente de emisión artificial, aunque con una vida útil bastante corta. [1]
El conocimiento de estas hipotéticas supercivilizaciones debe encajar en un amplio rango de leyes físicas que contienen la totalidad de nuestro conocimiento actual, ya que los desarrollos técnicos y científicos de la humanidad pueden considerarse como una etapa inevitable y necesaria en el proceso de evolución de una civilización . . Partiendo de este principio, Kardashev propone definir varios conceptos aplicables a las civilizaciones extraterrestres. [52] Las leyes físicas, que son universales, pueden utilizarse como base común para comprender otras civilizaciones y, en particular, nos permiten desarrollar un programa de investigación objetivo. [52] Michio Kaku cree también que la evolución de las civilizaciones obedece a las "leyes de hierro de la física" y en particular a las leyes de la termodinámica , las de la materia estable ( materia bariónica ) y las de la evolución planetaria (probabilidad de ocurrencia de catástrofes naturales o cósmicas). ). [3] El principio entrópico también permite predecir las características sociológicas en la base de cualquier civilización. [66]
Sin embargo, estas leyes universales no son los únicos parámetros a considerar. Zoltan Galántai explica que "es imposible calcular el futuro del Universo durante largos períodos de tiempo sin incluir los efectos de la vida y la inteligencia", una postura cercana a la de Freeman Dyson . [20] Teniendo en cuenta estos dos fenómenos, las leyes físicas universales y la inteligencia resultante de la vida, se define una " escatología física ", como dice Galántai. Este enfoque comenzó en la década de 1970 con el trabajo de Kardashev, y luego la escatología física interesó gradualmente a varios científicos y pensadores, señala Dyson. [20]
La observación del desarrollo de los organismos vivos muestra que se caracterizan por la tendencia a almacenar una cantidad máxima de información , tanto sobre el medio ambiente como sobre ellos mismos. Esta información conduce luego a un análisis abstracto, que desempeña un papel importante en el desarrollo de las formas de vida. Así, Kardashev define la civilización desde una perspectiva funcional como "un estado de materia muy estable capaz de adquirir, analizar de forma abstracta y aplicar información con el fin de extraer datos sobre el medio ambiente y sobre sí mismo, con el fin de desarrollar reacciones de supervivencia". [52] Sin embargo, esta definición funcional de civilización implica que esta no puede tener un fin , ya que se basa en el principio de acumular cada vez más información. Retomando las categorías de von Hoerner, Kardashev ve cuatro escenarios posibles para el desarrollo de las civilizaciones:
Sin embargo, se niega a verlos como fines inevitables. Pero la suposición de que el único límite al desarrollo de una civilización puede ser la existencia de una cantidad finita de información, en todos los ámbitos, también es falsa, ya que es altamente improbable que la información en el Universo sea infinita. [52] Dadas estas dos hipótesis , Kardashev sostiene que no existe una civilización universal (supercivilización) porque las civilizaciones altamente desarrolladas pierden interés en la exploración espacial. En cualquier caso, y a pesar del problema del fin de las civilizaciones, concluye, a la luz de su definición funcional de civilización avanzada, que ésta debe utilizar masa y energía a escalas fantásticas. Según él, no hay razón para denunciar la hipótesis de que la expansión del Universo no sería efecto de la actividad inteligente de una supercivilización. [52]
Kardashev plantea la siguiente pregunta: "¿Es posible describir el desarrollo de una civilización en términos generales a lo largo de largos períodos cosmológicos?" Ahora muchos de los parámetros fundamentales que caracterizan el desarrollo de la civilización en la Tierra están creciendo exponencialmente . En el campo de la energía, el astrónomo Don Goldsmith estimó que la Tierra recibe aproximadamente una milmillonésima parte de la energía del Sol, y que los humanos utilizan aproximadamente una millonésima parte de ella. [3] Así que consumimos aproximadamente una millonésima parte de una billonésima parte de la energía total del Sol. Dado que la expansión humana es exponencial, podemos determinar cuánto tiempo le tomará a la humanidad pasar del Tipo II al Tipo III según Michio Kaku . [3] Por lo tanto, la tasa de desarrollo de nuestro propio mundo sigue siendo el único criterio para extrapolar el estado de las civilizaciones más antiguas que la humanidad. [52] Lo mismo ocurre con los valores sociales y las necesidades básicas según Ashkenazi. [67] Por lo tanto, el tiempo necesario para duplicar el conocimiento técnico es de unos diez años, y para duplicar la producción de energía, las reservas disponibles y la población es de unos 25 años. Son entonces posibles dos escenarios: expansión espacial o estancamiento energético, este último sólo posible durante 125 años, según Kardashev, utilizando la siguiente relación :
donde es el número de años, es un parámetro que aumenta anualmente en función de y de acuerdo con y , una tasa de crecimiento.
Si , entonces el consumo de energía de la humanidad superará la potencia solar incidente (1.742 × 10 17 W ) después de 240 años, la potencia total del Sol (3.826 × 10 26 W ) después de 800 años y la de la Galaxia (7,29 × 10 36 W ) después de 1.500 años. [nota 1] [52] Basándose en este cálculo, Zuckerman estima en 10.000 el número de civilizaciones que podrían existir en nuestra galaxia . [68] Kardashev concluye que el actual crecimiento exponencial es una fase de transición en el desarrollo de una civilización, y que está inevitablemente limitado por factores naturales. De hecho, cree que la masa y la energía necesarias seguirán creciendo exponencialmente durante otros 1.000 años. [52] La civilización se define así por una tasa de crecimiento exponencial. La humanidad como modelo para pensar el desarrollo de civilizaciones extraterrestres tiene sus limitaciones, que pueden ser verdaderamente superadas mediante un enfoque multidisciplinario según el trabajo de Kathryn Denning. [69]
En 1963, Nikolai Kardashev y Gennady Borissovich Sholomitskii estudiaron la fuente de radio CTA 102 en la banda de 920 MHz de la Estación Espacial Profunda de Crimea , buscando signos de una civilización de Tipo III. [70] CTA 102 había sido descubierto por Sholomitskii un año antes, y Kardashev rápidamente lo vio como una posible fuente artificial para estudiar con el fin de validar su clasificación. La observación duró hasta febrero de 1965, y el 12 de abril, Sholomitskii anunció a la prensa (a través del ruso ITAR-TASS ) que los astrónomos soviéticos habían descubierto una señal que podría ser de origen extraterrestre. El 14 de abril dio una conferencia en Moscú donde repitió su anuncio; pero en noviembre de 1964, dos astrónomos estadounidenses habían identificado a CTA 102 como un cuásar , y su publicación cerró definitivamente el "caso CTA 102". [71] Fue el estudio de esta fuente lo que condujo a la conferencia de Byurakan en 1964. [72]
En 1975 y 1976, los astrónomos estadounidenses Frank Drake y Carl Sagan buscaron en Arecibo signos de civilizaciones de Tipo II en cuatro galaxias del Grupo Local : M33 , M49 , Leo I y Leo II . [73] [74] El año anterior, los dos hombres habían enviado el primer mensaje de la humanidad al M13 . [75] Los resultados se publicaron como "La búsqueda de inteligencia extraterrestre" en Scientific American en mayo de 1975. [76]
En 1976, Kardashev, Troitskii y Gindilis utilizaron el radiotelescopio RATAN-600 en el norte del Cáucaso para buscar señales de civilizaciones de tipo II o III en la Vía Láctea y otras galaxias cercanas. [74] El radiotelescopio fue construido en 1966 bajo la supervisión de Gindilis para escuchar longitudes de onda centimétricas. [72]
En 1987, Tarter , Kardashev y Slysh utilizaron el VLA para detectar posibles fuentes infrarrojas cercanas al centro galáctico del catálogo de telescopios IRAS . Los tres buscaban evidencia de hipotéticas esferas Dyson . Los objetos resultan ser estrellas de tipo OH / IR . [74] [77]
James Annis llevó a cabo una búsqueda a pequeña escala de posibles fuentes de Tipo III en 1999 y la publicó en el Journal of the British Interplanetary Society con el título "Colocación de un límite a las civilizaciones de tipo III de Kardashev alimentadas por estrellas". [78] Annis, astrofísico del Fermilab (EE.UU.), estudió una muestra de 31 galaxias, tanto espirales como elípticas , utilizando el diagrama de Tully-Fisher , en el que la magnitud absoluta es función de la velocidad de rotación de las galaxias. Annis sugirió que el 75% de los objetos menos luminosos (es decir, aquellos con una disminución de magnitud absoluta de 1,5 en comparación con el diagrama) podrían considerarse como posibles candidatos. Sin embargo, en su relevamiento no se observa ningún objeto con esta característica. [19] [47] Por otro lado, Annis utiliza los datos astronómicos disponibles para estimar la probabilidad de que pueda existir una civilización de Tipo III. Muestra que el tiempo medio que podría permitir el surgimiento de una civilización de este tipo es de 300 mil millones de años, por lo que ninguna puede existir en nuestro Universo actual. [79]
Per Calissendorff realizó un estudio sobre una muestra de galaxias espirales a partir de dos bases de datos: 4.861 de la banda I del Campo Espiral (catálogo SFI++ compilado por Springob et al. en 2005) y 95 de la de Reyes et al. en 2011. [19] Se siguió el mismo procedimiento que en Annis, pero la muestra de galaxias utilizada es 80 veces mayor que la utilizada en el estudio de Annis. [19] Algunas fuentes fueron clasificadas como "desequilibradas": parecen de forma asimétrica , lo que significa que un lado del disco galáctico es más masivo y menos luminoso que el otro. Esta característica, según Calissendorff, podría ser un indicio de que la galaxia alberga una civilización que ha colocado esferas Dyson en su parte principal. Esto se puede explicar por el hecho de que la colonización comienza desde un lado del disco galáctico, lo que hace que éste parezca más oscuro y que un observador lejano crea que el núcleo se ha movido hacia ese mismo lado. [19] Por otro lado, una galaxia que alberga esferas de Dyson debería caracterizarse por una fuente importante de radiación infrarroja lejana . [19] El hecho es que una civilización de Tipo III puede consumir energía a través de una esfera Dyson sin rodear una estrella. De hecho, este tipo de megaestructuras también podrían extraer energía de un agujero negro , según el estudio de Inoue y Yokoo (2011). Sin embargo, tal estructura no reduciría la luminosidad de una galaxia observada. [19] El estudio de Calissendorff concluye que 11 de las fuentes analizadas (de un catálogo de 2.411 galaxias, o el 0,46%) muestran posibles evidencias de una civilización de Tipo III. La búsqueda de objetos que oscurecen el 90% de la luz deja solo una fuente que cumpla con los criterios. [19] Estas fuentes positivas muestran un bajo corrimiento al rojo (por lo que son antiguas, alrededor de 100 millones de años), lo que es consistente con posibles civilizaciones de Tipo III, que podrían haber florecido sólo en el pasado temprano. [19] Para tener más posibilidades de detectar fuentes artificiales de Tipo III, Calissendorff sugiere tomar varias fotografías seguidas, lo suficientemente rápido como para fijar el movimiento de las turbulencias en la atmósfera, aplicar diferentes filtros fotométricos y buscar áreas oscuras (el caso de una Esfera Dyson siendo ensamblada por una civilización de Tipo II), o analizando el espectro infrarrojo de las galaxias. Se debería estudiar una muestra mucho mayor de objetos. [19]
En 2015, un estudio de las emisiones galácticas del infrarrojo medio concluyó que "las civilizaciones Kardashev Tipo III son muy raras o no existen en el Universo local ". [80]
En 2016, Paul Gilster, autor del sitio web Centauri Dreams, describió una señal aparentemente proveniente de la estrella HD 164595 que requiere el poder de una civilización de Tipo I o Tipo II, si es producida por formas de vida extraterrestres. [81] En agosto de 2016, sin embargo, se descubrió que el origen de la señal era muy probablemente un satélite militar que orbitaba la Tierra. [82]
Según Kardashev, nuestro desconocimiento de las posibilidades físicas de comunicación a través del espacio es grande. [52] Conocemos sólo una fracción insignificante del espectro electromagnético y, por tanto, de las fuentes de información existentes en el Universo. [52] Así, del 89% de la información que nos falta, el 42% se refiere al rango de 10,9 a 10,14 Hz (ondas centimétricas, milimétricas, submilimétricas e infrarrojas) y el 25% al rango de 10,15 a 10,18 Hz . (radiación ultravioleta y rayos X). [52] Kardashev distingue dos categorías de áreas de escucha: objetos que emiten en un amplio espectro de frecuencia y objetos que emiten, por el contrario, en una línea espectral estrecha ; la segunda categoría plantea problemas mucho más teóricos que la primera, aunque es central, tanto para la astrofísica como para la ciencia. para la búsqueda de civilizaciones extraterrestres. [52] A pesar de los avances en astrofísica, la información disponible aún es insuficiente para demostrar la ausencia de supercivilizaciones, basada en la incapacidad de observar signos de actividad. Sin embargo, debido a la posibilidad de que los sistemas planetarios sean mucho más antiguos que el nuestro, y considerando que objetos cósmicos como los cuásares podrían ser productos de la actividad de la supercivilización, sigue siendo válido un programa detallado de escucha y búsqueda de señales inteligentes. Este programa incluye: [52]
Según Kardashev, sólo un radiointerferómetro con una base del orden o mayor que el diámetro de la Tierra , colocado en el espacio orbital, permitiría escuchar frecuencias centimétricas y decimétricas. [52] Una vez que se ha seleccionado un conjunto de fuentes inusuales, el siguiente paso es buscar contenido significativo en las radiaciones de estos objetos. [52] En 1998, Nikolai Kardashev, SF Likhachev y VI Zhuravlev propusieron dos proyectos espaciales SETI para detectar fuentes artificiales: el proyecto Millimetron (un observatorio orbital con un espejo de 10 metros de diámetro) y el telescopio óptico VLBI (para la síntesis interferométrica de imágenes ultravioleta, ópticas e infrarrojas). [83]
Para Samuil Aronovich Kaplan , "el criterio más fiable" sigue siendo el pequeño diámetro angular de la fuente de radio. La longitud de onda de 21 cm, privilegiada desde 1959, según el estudio de Cocconi y Morrison, no es la única región de escucha. Kaplan, en 1971, también mencionó la región radioeléctrica del espectro, caracterizada por el radical hidroxilo (OH). Para Livio, los medios de detección deberían centrarse en los cúmulos globulares , las regiones con mayor probabilidad de albergar planetas similares a la Tierra. [50]
Para Guillermo A. Lemarchand las civilizaciones extraterrestres no deberían utilizar un transmisor omnidireccional. En cambio, deberían buscar señales de información débil, intermitente y unidireccional. Seguramente necesitarán utilizar la interferometría para inspeccionar los sistemas solares donde podría aparecer vida. Desde la Tierra, sería posible captar dichas señales a distancias de hasta 35 + (t_f - 2000) / 2 , donde t_f es la fecha de observación en años, sabiendo que t_f ≥ 2000 . [21] Sin embargo, existen muchas técnicas para transmitir un mensaje interestelar, que van desde bosones hasta partículas e incluso antipartículas . [23]
Una fuente artificial situada en el disco de acreción de un agujero negro supermasivo sería indetectable por los rayos utilizados para transmitir la energía recogida. De hecho, la probabilidad de detectar un haz de un micrón de segundo de arco es inferior a 10 -23 . Además, la energía emitida por el agujero negro no permitiría detectar la energía utilizada por la civilización de Tipo III. Por otro lado, el sistema de reflexión especular de la radiación podría detectarse por la sombra que proyecta sobre el disco de acreción. [51]
Una civilización de Tipo III que utilizara una " burbuja de Fermi " sería detectable por el hecho de que disminuye la luminosidad de una región de la galaxia. Una observación infrarroja permitiría resaltarlo, especialmente en galaxias elípticas , sugiere Annis. [50]
Kardashev cita el cuásar 3C 9 ya en 1971. [52] El estudio del cuásar 3C 273 muestra que tiene una estructura sólida. Otros cuásares ( 3C 279 , 3C 345 , 3C 84) tienen propiedades cercanas a las esperadas de una fuente artificial, especialmente porque las emisiones son potentes en la región intermedia del espectro (entre las frecuencias de radio y ópticas). [52] Los cuásares son fuentes artificiales potenciales, especialmente porque su edad corresponde a las posibilidades técnicas de las supercivilizaciones. Las fuentes de radio en el centro de las galaxias también pueden ser fuentes artificiales, según Kardachev, aunque en 2013 se demostró que eran agujeros negros supermasivos. En 1971, Kardashev creía que los objetos con mayor probabilidad de ser fuentes artificiales podrían descubrirse en los [entonces] años siguientes. [52]
La extraordinaria periodicidad de las emisiones de los púlsares ya fue considerada una fuente artificial en 1968 por Antony Hewish , el descubridor del primer púlsar ( CP 19019 ). La prensa de la época apodó este objeto "LGM-1" (por "hombrecitos verdes"), debido a la torpeza de Hewish, que no esperó a las comprobaciones necesarias. Kaplan, en 1971, eliminó el púlsar de la lista de objetos que podrían ser una fuente de origen artificial. [sesenta y cinco]
En 2011, James y Dominic Benford examinaron las posibilidades que existen para distinguir los púlsares de posibles fuentes artificiales que emitan señales inteligentes, tales como: ancho de banda (las señales de unos 100 MHz podrían ser artificiales), longitud del pulso (para reducir costos, el pulso debería ser corto ) y frecuencia (unos 10 GHz, también por motivos económicos). La fuente de radio PSR J1928+15 (observada en 2005 cerca del disco galáctico, a una frecuencia de 1,44 GHz, en Arecibo ) podría ser de origen extraterrestre. James y Dominic Benford consideran tres escenarios en los que se tiene en cuenta el factor coste. Si la fuente tiene un coste optimizado, pertenece a una civilización de Tipo 0,35 (la Tierra es de Tipo 0,73). [nota 2] Si no tiene un costo optimizado y funciona con una antena pequeña, el tipo es 0,86. Con una antena grande, sería del Tipo 0.66. Utilizando este método de costo/eficiencia, se puede estimar que las fuentes de baja intensidad pueden ser las más frecuentes, pero también las más difíciles de observar. [84]
William I. Newman y Carl Sagan creen que el crecimiento del consumo de energía por sí solo no puede describir la evolución de las civilizaciones; También es necesario considerar el crecimiento demográfico y, en particular, el hecho de que puede verse limitado por la capacidad de transporte de los medios de viaje interplanetarios. Concluyen que no puede haber civilizaciones antiguas de dimensiones galácticas, ni imperios galácticos, aunque la posibilidad de redes de mundos colonizados (de unos 5 a 10 planetas) es fuerte. [85]
La escala teorizada por Kardashev nació en el contexto geopolítico de la Guerra Fría , en el que la energía tenía un valor supremo. [40] Según Guillermo A. Lemarchand, físico de la Universidad de Buenos Aires, existen cuatro argumentos en contra de la clasificación de Kardashev: [21]
Para el meteorólogo británico Lewis Fry Richardson , autor de un estudio estadístico sobre la mortalidad (publicado en Statistics of Deadly Quarrels , 1960), la agresividad del hombre no permite predecir una duración de vida que permita a la humanidad alcanzar etapas más evolucionadas. Estima que los impulsos violentos del hombre destruirán el orden social en un período de 1000 años. Además, la humanidad probablemente será destruida con armas de destrucción masiva dentro de unos pocos siglos como máximo. [21]
Los transhumanistas Paul Hughes y John Smart explican la ausencia de señales de una civilización de Tipo III con dos hipótesis: o se ha autodestruido o no ha seguido la trayectoria descrita por Kardachev. [24] El aumento del consumo de energía debería conducir a una crisis climática, que Yvan Dutil y Stéphane Dumas cifran en 1 W /m 2 de la Tierra o 127 TW para todo el planeta. A una tasa de crecimiento del 2% anual, una civilización industrial debería dejar de crecer bastante temprano en su historia (después de unos pocos siglos). [54] En resumen, la imposibilidad de asegurar de manera sostenible los recursos energéticos puede explicar la ausencia de civilizaciones de Tipo II y III. [54]
Para Zoltan Galántai, no es posible imaginar un proyecto de civilización que abarque siglos (como una esfera Dyson ) o incluso millones de años, a menos que se imagine un pensamiento y una ética diferentes a los nuestros, al alcance de una civilización ancestral. Por tanto, propone clasificar las civilizaciones según su capacidad para llevar a cabo proyectos de civilización a gran escala y a largo plazo. [24]
Finalmente, para Freeman Dyson , la comunicación y la vida pueden continuar para siempre en un Universo abierto con una cantidad finita de energía; La inteligencia es, por tanto, el único parámetro fundamental para que una civilización sobreviva a muy largo plazo, y entonces la energía ya no es lo que la define, tesis que desarrolla en su artículo "Tiempo sin fin: física y biología en un universo abierto". [87]
Hay muchos ejemplos históricos de civilización humana atravesando transiciones a gran escala, como la Revolución Industrial . Las transiciones entre niveles de la escala Kardashev podrían potencialmente representar períodos igualmente dramáticos de agitación social, ya que implican exceder los límites estrictos de los recursos disponibles dentro del territorio existente de una civilización. Una especulación común [98] es que la transición del Tipo 0 al Tipo I podría conllevar un fuerte riesgo de autodestrucción, ya que en algunos escenarios no habría espacio para una mayor expansión en el planeta de origen de la civilización, como en una catástrofe malthusiana .
Por ejemplo, un consumo excesivo de energía sin una adecuada eliminación de calor podría hacer que el planeta de una civilización próxima al Tipo I sea inadecuado para la biología de las formas de vida dominantes y sus fuentes de alimento. Usando la Tierra como ejemplo, las temperaturas del océano superiores a 95°F (35°C) pondrían en peligro la vida marina y haría difícil, si no imposible, que los mamíferos se enfríen a temperaturas adecuadas para su metabolismo . Por supuesto, es posible que estas especulaciones teóricas no se conviertan en problemas, posiblemente mediante la aplicación de ingeniería y tecnología futuras . Además, cuando una civilización alcanza el Tipo I, puede haber colonizado otros planetas o establecido colonias tipo O'Neill , de modo que el calor residual podría distribuirse por todo el sistema estelar.
Las limitaciones de las formas de vida biológica y la evolución de la tecnología informática pueden conducir a la transformación de la civilización a través de la carga mental y la inteligencia artificial general durante la transición del Tipo I al Tipo II, lo que conducirá a una civilización digitalizada .
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{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )Yo sugeriría el Tipo 1.0 como una civilización que utiliza 10 16 vatios para la comunicación interestelar; Tipo 1.1, 10 17 vatios; Escriba 1.2, 10 18 vatios, etc. Nuestra civilización actual se clasificaría como algo así como el Tipo 0.7.