náhled|Grafické znázornění tří stupňů Kardašovovy škály Kardašovova škála je stupnice, kterou v 60. letech 20. století navrhl sovětský a ruský astronom Nikolaj Semjonovič Kardašov pod zaujetím z tří až čtyř procentního nárůstu světové spotřeby energie. Kardašovova stupnice pojednává o úrovni rozvoje dané civilizace. Je používaná především ve vědeckofantastické tvorbě. Dále je využívána SETI a vrámci futurologie, protože její rozměr je nejlépe aplikovatelný pro civilizace velmi vyspělé. Každá z civilizací se může zařadit do tří typů; hlavním měřítkem je množství energie, které je schopná využít. Mezi jednotlivými stupni toto množství exponenciálně narůstá. Získaná energie je spotřebována rozličnými procesy, předevěším různými druhy komunikace. Nicméně je nutné podotknout, že metoda nebyla prokázána a důkazy jsou neznámé. Mezi první pokusy o číselné vyjádření počtu civilizací v galaxii je Drakeova rovnice.
Základní škála (tři kategorie)
Civilizace typu I: (planetární civilizace) dokáže využívat a hospodařit s veškerými zdroji své domovské planety. Využívá veškerou energii získávanou od nejbližší hvězdy na povrchu dané domovské planety. Ovládla mechanismy obnovitelných zdrojů a s nimi spojené opakující se přírodní cykly. Například v systému Země-Slunce je předpokládaná hodnota energie dopadající na povrch Země blízko 7×1017 W, což je přibližně o pět řádů vyšší množství, než je v současnosti získáváno (odhad přibližně 4×1012 W). Astronom Guillermo A. Lemarchand prohlásil, že tato úroveň se blíží současné pozemské civilizaci s využíváním energetického rozměru ekvivalentního slunečnímu záření dopadající na Zemi v rozmezí 1016 až 1017 W.
Civilizace typu II: (hvězdná civilizace) dokáže využívat veškerou energii získávanou od nejbližší hvězdy, jak na povrchu všech planet dané soustavy, tak i v prostředí kosmu v rozmezí dané hvězdné soustavy (nejznámějším hypotetickým konceptem je Dysonova sféra, zařízení schopné v celku obklopit celou hvězdu a úspěšně přenést získávanou energii k určené planetě či kosmické lodi). Lemarchand prohlásil tento typ za civilizaci schopnou využívat a přenášet veškerou radiaci vycházející z nejbližší hvězdy. Množství využívané energie by bylo přirovnatelné k jasu Slunce, kolem 4×1033 erg/sec (4×1026 W).
Civilizace typu III: (galaktická civilizace) dokáže kontrolovat a hospodařit s energií v rámci celé domovské galaxie. Dle Lemarchanda by se jednalo o civilizaci hospodařící s výstupy přirovnatelnými k vyzařované energii celé galaxie, tj. kolem 4×1044 erg/sec (4×1037 W)
Podstata škály je jen hypotetická a uvažuje spotřebu energie v rámci velkých čísel kosmu. Byla vytvořena v roce 1964 a od té doby bylo navrhnuto také několik rozšíření této škály, včetně širšího počtu typů civilizací (typ 0, typ IV, typ V) a použití jiných měřítek od rozmezí využívání energie a s tím spojeným technologickým rozvojem. Jeden z nejstarších pozůstatků o využívání techniky připomínající počítače je mechanismus z Antikythéry. Dále by s tím souvisela i úroveň vyspělosti v oborech zemědělství, zdravotnictví, letectví, informačních technologií, průmysl, ale také politika, filosofie.
Jednotlivé stupně
Stupeň/typ (či mezistupeň/mezityp pro porovnání) Ekvivalentní civilizace Množství využité energie0,25Římská říše108 W0,5Svět v době průmyslové revoluce1011 W0,73Současný svět1013 W1Civilizace schopná využít veškeré zdroje své domovské planety4·1016 W2Civilizace schopná využít veškeré zdroje své domovské hvězdy4·1026 W3Civilizace schopná využít veškeré zdroje své domovské galaxie4·1037 W4Teoretická – civilizace schopná využit veškeré zdroje ve vesmíru> 4·1037 W
Vývoj způsobů získávání energie Způsoby civilizace typu I: Ve velké míře je bezpečným způsobem užívána energie fúze. Dle vztahu rovnosti hmotnost-energie, typ I implikuje konverzi 2 kg hmoty na energii za sekundu. Uvolnění stejného množství energie by bylo teoreticky možné dosáhnout fúzí přibližně 280 kg vodíku na hélium za sekundu, přibližná míra se rovná 8,9×109 kg za rok. Jeden kubický km vody obsahuje asi 1011 kg vodíku, oceány na Zemi obsahují asi 1,3×109 krychlových km vody, což znamená, že lidé na Zemi mohou udržovat tuto míru spotřeby po dlouhou dobu, alespoň pokud jde o dostupný vodík. Klíčovým zásahem do produkce energie několik řádů nad naši současnou úroveň technologií by byla Antihmota. Při kolizích antihmoty s hmotou se celá zbytková hmota částic přemění na energii záření. Uvolněná energie vztažená na hmotnost (hustota kumulované energie) je přibližně o čtyři řády větší než u jaderného štěpení a asi o dva řády větší než nejlepší výtěžek z fúze. Řízená reakce 1 kg antihmoty s 1 kg normální hmoty by vyprodukovala 1,8×1017 J (180 PJ) energie. I když je antihmota někdy navrhována jako vhodný zdroj energie, zdá se její řízená reakce neproveditelná. Umělé vytváření antihmoty za současného modelu zákonů fyziky nejdříve vyžaduje změnit energii v hmotu, z které neuniká žádnou formou energie. Uměle vytvořená antihmota je použitelná pouze jako prostředek pro dočasné uložení energie, ale nelze ji považovat za stálý zdroj energie. Jedině že by se situace zlepšila díky budoucímu technologickému vývoji (na rozdíl od zachování čísla baryonu, jako je CP narušení ve prospěch antihmoty), umožňující konverzi obyčejné hmoty na antihmotu. Teoreticky budou pro lidstvo v budoucnu možné způsoby kultivace a sklízení určitého množství přirozeně se vyskytující antihmoty. Obnovitelná energie získávaná z konverze slunečního záření na elektrické napětí přes fotovoltaické články a koncentrace solární energie nebo nepřímo prostřednictvím větrné a vodní elektrárny. Není známý způsob, jakým by civilizace na Zemi mohla dosáhnout ekvivalentu absorbované solární energie Země celkovým povrchem planety, než pokrytím povrchu stavbami a konstrukcemi na zachytávání záření (až do stavu ekumenopolis). Jediným dalším způsobem je z orbity Země, což není dosažitelné za současného stavu technologií. Blížil by se tomu případ vytvoření velmi velké kosmické stanice s cílem využití solární energie. Úroveň civilizace typu I by byla dosažitelná tak, že by stanice obíhající planetu měnily světlo na mikrovlnné záření a to přenášely na kolektory na Zemi.
Způsoby civilizace typu II: Civilizace typu II by mohla užívat stejné techniky aplikované civilizací typu I, ale rozeseté na velkém počtu planet a ve velkém počtu planetárních systémů. Znamená to, že by měla kolonie na jiných planetách v jiných hvězdných systémech. Dysonova sféra či také Dysonův roj a podobné konstrukce jsou hypoteticky originální megastruktury popsané Freemanem Dysonem. Systém solárně napájených satelitů za účelem kompletního obepnutí hvězdy a zachycení převážného množství vyzařované energie (další stavby jsou orbitální výtah, prstencové světy, Matrioshka brain, Alderson disk). Možná více exotickým způsobem generování využitelné energie by bylo přidávat hvězdě hmotnost a nechat ji zhroutit do stavu černé díry, následně sklízet fotony emitované vzniklým akrečním diskem. Méně exotické by bylo jen zachytávat fotony z již unikajícího akrečního disku, čímž se snižuje moment hybnosti černé díry, tento mechanismus je známý jako Penrosův proces (Penrose process). Manipulace hvězd je proces, ve kterém by vyspělá civilizace mohla odstranit podstatnou část hmoty hvězdy řízeným způsobem pro jiné účely. Takovéto zásahy do obsahu samotné hvězdy by ji posouvaly v jejím vývoji. Pravděpodobně je antihmota tvořena jako vedlejší produkt z řady inženýrských pokusů staveb megastruktur (jako je výše uvedená manipulace hvězd), a proto by mohly být procesy opakovány. Civilizace typu II by dokázala přenášet energii na ohromné vzdálenosti, a to souvisí i se způsoby komunikace a přenášení informací. Ve vícehvězdných systémech, získávání energie významného zlomku výstupu každé jednotlivé hvězdy.
Způsoby civilizace typu III: Civilizace typu III by mohla užívat stejné techniky aplikované civilizací typu II, ale rozšířené na všechny možné hvězdy v jedné, nebo individuálně i více galaxií. Tento typ civilizace by již plně ovládal manipulaci s černými dírami a byl by schopen se napojit na energii vyzařovaných fotonů z obřích černých děr pohlcujících hvězdy, které jsou předpokládané v centrech galaxií. Dokázali by již plně naplnit potenciál gravitační sily na takové úrovni, že by mohli generovat energii konvergující z gravitačních vln. Tato civilizace by byla teoreticky schopna stavět stavby v prostředí kosmu jako Dysonovu sféru těsně nad oblastí horizontu událostí rotující černé díry, manipulace s černými dírami by byla možná, opět ovlivňující s tím spojené děje. Také by s tím zvládala cestování po galaxii bez větších problémů, předpokládané jsou technologie umožňující teleportaci, telekinezi, telepatii. Jestli existují hypotetické bílé díry, teoreticky by mohly produkovat velké množství energie s možností sklízet energii vyzářenou směrem ven. Nicméně bílé díry jsou jen hypotetické a měly by dle současných modelů vést do jiného vesmíru. Zachytávání energie výtrysků gama paprsků je další teoretický zdroj energie pro vysoce technologicky vyspělou civilizaci. Jestliže jsou shromažďovatelné, tak emise z kvasarů mohou být snadno téměř srovnávány s emisemi malých aktivních galaxií a mohly by sloužit jako masivní zdroj energie. Tato civilizace dokáže získávat energii ze zdrojů raného období vesmíru.
Současná pozice Země na Kardašovově škále V současné době lidé na Zemi nedosáhli přiřazení na Kardašovově škále na úrovni typu civilizace 1.
Fyzik a futurista Michio Kaku odhaduje, že lidé by mohli dosáhnout statutu planetární civilizace do 100 až 200 let, na úroveň civilizace typu II by se Země mohla dostat do několika tisíc let, součástí civilizace typu III by se Země, dle jeho odhadů mohla stát do sto tisíc let až do jednoho milionu let. V rozhovoru s ním nazvaném Zničí lidstvo samo sebe? přes internetový portál Big Think řeší možná nebezpečí a výzvy přechodu na planetární civilizaci (typu I).
Carl Sagan navrhl definovat mezilehlé hodnoty (nezačleněné původně do Kardašovovy škály) přes interpolace a explorace hodnoty dané nad pro typ I (1016 W), typ II (1026 W), a typ III (1036 W), které by byly vsazeny do rovnice:
Rozšíření modelu Bylo navrhnuto mnoho rozšíření hypotetických civilizací a modifikací ke Kardašovově škále.
Typy 0, IV a V Kardašovovy škály:
nejbližší přímé navázaní na původní škálu přidáním hypotetického typu civilizací IV. typu, která se dokáže zásobit a využívat tak ohromné množství energie, že dokáže ovládat celý vesmír. Hypotetická je vědeckofantastická domněnka, že by taková civilizace dokázala vytvořit velmi dokonalou simulaci celého vesmíru. Dalším je V. typ, který by dokázal vytvořit a udržovat síť propojení mezi souborem více vesmírů. Rozšíření obsahuje i civilizaci typu 0, která je ještě těsně před vstupem do Kardašovovy škály. Celkový výstup energie viditelného vesmíru je v rozsahu kolem 1045 W. Taková vše obklopující civilizace překračuje hranice spekulací založené na současném vědeckém poznání a nemusí být možná. Zoltán Galántai argumentoval, že taková civilizace by nemohla být detekována, protože by její aktivity byly nerozeznatelné od fungování základních přírodních zákonů (nebylo by nic k čemu je přirovnat). V knize Paralelní vesmíry se Michio Kaku zaměřil na existenci mezigalaktické civilizace IV. typu, která by dokázala získávat extragalaktickou energii ze zdrojů temné energie. Tato civilizace by znala kolonie na jiných planetách v jiných hvězdných systémech v jiných galaxiích. Odkazuje zde na Nikolu Teslu a teoretické využívání formy energie prostupující časoprostor jako celek, způsobující inflaci. Nicméně se jedná pouze o hypotetické teorie.
Alternativní měřítka v Kardašovově škále: Jiní navrhovali změnu v užívání měřítka například za úspěšnou schopnost ovládání systémů, v rozsahu používaných informací, nebo také v pokroku využívání velmi malých rozměrů v současném pochopení fungování i těch větších fyzikálních systémů.