viernes, 30 de enero de 2015

Escala de Kardashov


O de Kardashev, según se encuentre por internet. En Wikipedia es Kardashov:

Según se puede leer en la Wiki, es una escala propuesta por un astrofísico ruso para medir el desarrollo tecnológico de una civilización (extraterrestre o no). Dentro de esta escala se han hecho famosas 3 categorías según el grado de aprovechamiento de la energía disponible.

Este post viene motivado por el artículo anterior sobre la huida de la humanidad del planeta Tierra en caso de que ésta se volviese hostil hacia el ser humano (ya sea debido a nuestra propia contaminación o debido a causas externas). Mientras escribía el artículo se me vino a la mente la idea de que es bastante posible que cualquier otra civilización de nuestro universo ya haya tenido que huir de su propio planeta y de la posibilidad de que una civilización pueda expandirse por toda su galaxia.
Esta idea es incluso astronómicamente interesante, ya que el espectro de una galaxia puede ser fácilmente recogido por telescopios de aficionados (por telescopios profesionales ya ni te cuento) por lo que si una hipotética civilización extraterrestre ha logrado llegar al tipo III probablemente dejaría una huella espectral en su galaxia que sería posible observar.
No creo que haga falta decir que aún no se ha observado nada inusual en ninguna de las galaxias observadas (y son unas cuantas), pero la idea no deja de ser atractiva.

De todos modos, hagamos un repaso de los tipos de civilizaciones y de sus problemáticas.

Tipo I - Según la Wikipedia "Una civilización que es capaz de aprovechar toda la potencia disponible en un único planeta, aproximadamente 10^16 W. La cifra puede ser bastante variable; la Tierra tiene una energía disponible de 1,74×10^17 W. La definición original de Kardashov era de 4×10^12 W. (Kardashov definió originalmente el Tipo I como "el nivel tecnológico cercano al nivel presente hoy en día en la Tierra", con "hoy en día" refiriéndose a 1964)".

Según el propio Kardashov, este tipo es más o menos el tipo de nuestra civilización, aunque en un ideal en el que fueramos lo más eficientemente posible en el aprovechamiento de la energía (reciclaje, etc). Con el tipo de tecnología disponible actualmente es perfectamente posible lograrlo, otra cosa es si las diferentes ideologías políticas, religiosas, etc, nos permitieran hacerlo.

Creo que las civilizaciones de Tipo I deben de ser un fenómeno bastante común en el universo (estoy hablando a escala del universo entero, cuyas dimensiones nos son completamente desconocidas). Incluso sólo a nivel de nuestra propia galaxia, la probabilidad de que existan no es tampoco 0. Por lo tanto cabría preguntarse si sería posible en un futuro próximo detectar civilizaciones de este tipo.
Habida cuenta del cambio a nivel planetario que supone la proliferación de una civilización como la nuestra, sólo sería necesario un análisis espectroscópico detallado de la atmósfera de un planeta (se capta el espectro de la estrella y luego el espectro de luz reflejada por el planeta y se sustraen, las diferencias indicarían compuestos químicos absorbidos o emitidos por la atmósfera del planeta), junto con datos fotométricos de pequeñas variaciones de luz (debido a ciudades que se encienden en períodos nocturnos) para deducir que en un planeta determinado pudiera existir una civilización avanzada.


Tipo II - "Una civilización que es capaz de aprovechar toda la potencia disponible de una única estrella, aproximadamente 10^26 W. De nuevo, la cifra puede ser variable; el Sol emite aproximadamente 3,86×10^26 W. La cifra que daba Kardashov era de 4×10^26 W."

Este tipo de civilización ya supone un salto tecnológico bastante importante. En este sentido, en la literatura de ciencia ficción son famosas las esferas de Dyson (como la imagen de portada).
Un artefacto tecnológico como una esfera de Dyson es un reto bestial. Estamos hablando de una estructura artificial que rodee a una estrella dejando una distancia de varios millones de kilómetros (puede que incluso 1UA, dependiendo de la resistencia del material a las temperaturas). Un sencillo cálculo nos muestra que la masa de una esfera de Dyson de 10 millones de kilómetros de radio, con un espesor de al menos 100 metros y con una densidad parecida a la de los metales (al menos 10 g/cm^3, tirando por lo bajo) es de unas 200 veces la masa de la Tierra. No hay metal suficiente en el sistema solar como para construir un artefacto de este tipo, por no hablar del tiempo material y el coste económico que supondría. 
Más que una esfera, que pudiese captar el 100% de la radiación solar, estaríamos hablando de "enjambre de Dyson", pero obviamente, no se podría aprovechar totalmente la energía del Sol. Aún así, se captaría una fracción significativa de energía que podría sufragar, con creces, el gasto energético de una hipotética expansión de la civilización por el sistema solar.
En cualquier caso, una expansión de la civilización en su propio sistema solar implicaría la creación de naves-ciudades coloniales con sus propios sistemas de captación de energía solar, ya que, aparte de captar la energía mediante un artefacto de Dyson, habría que transportarla de alguna forma a las colonias. Por el contrario, si cada nave-ciudad o colonia dispone de sus propios paneles solares dispondría de energía por sí misma sin depender de un artefacto de Dyson. No veo, por lo tanto, justificada la creación de artefactos de este tipo.
Con artefactos de Dyson o sin ellos, una civilización de Tipo II (entendiéndose ésta como un conjunto de colonias espaciales alojadas a lo largo y ancho de todo un sistema solar), no sólo lo veo plausible, sino que sería la única esperanza real y físicamente factible de sobrevivir a una posible catástrofe planetaria. En términos generales y aplicados al universo en su totalidad, la existencia de civilizaciones de tipo II no solo es posible, sino que creo que es prácticamente inevitable.

Tipo III - "Una civilización que es capaz de aprovechar toda la potencia disponible de una sola galaxia, aproximadamente 10^37 W. Esta cifra es extremadamente variable, ya que las galaxias tienen un rango de tamaños muy amplio. La cifra original de Kardashov fue de 4×10^37 W."

Si el salto del tipo I al tipo II es grande, el sato del tipo II al III ya es demencial.
Supone la expansión de la civilización por toda su galaxia.
Obviamente, a velocidad sub-luz es prácticamente imposible la colonización de una galaxia. No solo el tiempo de los viajes entre los sistemas es absurdamente grande (cientos o miles de años), sino que las comunicaciones serían completamente imposibles a menos que se dispusiese de un sistema de comunicación por entrelazamiento cuántico, lo cual ya de por sí es un reto tecnológico.
Este tipo de civilizaciones, por lo tanto, dependen de tecnologías que usan una física, hoy por hoy, completamente hipotética: la de los agujeros de gusano.
Incluso aunque se dispusiera de dicha tecnología, ¿que lapso de tiempo le llevaría a una civilización de Tipo II convertirse en una de tipo III?. Habida cuenta de que una galaxia típica se compone de cientos de miles de millones de sistemas estelares, ¿nos llevaría siglos?, ¿milenios?, ¿millones de años?. Creo que la escala de una galaxia es demasiado grotesca como para pensar siquiera que una civilización como la humana pueda llegar a extenderse como un imperio galáctico.

De todos modos, como dije al principio, resulta interesante explorar la posibilidad de la existencia de civilizaciones de tipo III en el universo. ¿Podrían detectarse?.
Como dijimos en el caso de civilizaciones de tipo I, una civilización de este tipo debería dejar una huella en el planeta captable y medible por instrumentos espectroscópicos (cambios en la composición atmosférica, en la emisión de luz debido a las ciudades, emisiones electromagnéticas debido a las comunicaciones, etc). Si una civilización de tipo III se extiende por toda una galaxia ¿podría dejar una huella en el espectro de radiación de la galaxia?.
No cabe duda de que encontrar una galaxia con emisiones de luz correspondientes a una civilización de tipo III sería un hito en la historia de la ciencia, no solo al comprobar que existen este tipo de civilizaciones, sino también por comprobar que la tecnología de agujeros de gusano (o similar en el sentido de burlar el espacio-tiempo de alguna manera para superar la restricción de la velocidad de la luz) no solo es posible sino que ya se estaría utilizando.

De momento, la física detrás de los viajes interestelares a través de agujeros de gusano es completamente hipotética y sin ninguna prueba física, por lo que no hay ninguna razón, con sentido físico, para suponer que puedan existir civilizaciones de tipo III.
En mi opinión, creo que las civilizaciones de Tipo III no existen en realidad, y lo máximo que puede aspirar cualquier civilización tecnológicamente avanzada es a convertirse en una de Tipo II y expandirse como mucho dentro de su propio sistema solar, lo cual ya de por sí es un reto tecnológico importante.






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