우주 문명의 발달단계 (카르다쇼프 척도)

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문명에 대한 글이니, 브금은 제가 좋아하는 문명4의 메인테마 바바예투를 넣어보았습니다(__)

카르다쇼프 척도란 문명의 발달단계를 구분하는 기준으로, 소련의 천문학자인 카르다쇼프가 제안한 방법입니다.

카르다쇼프 척도에 따르면 우주의 발달문명은 크게 1단계, 2단계, 3단계로 구분됩니다.

후에 천문학자 칼 셰이건은 카르다쇼프 척도에 다음과 같은 공식을 적용하여 정확한 문명값을 추산할 수 있도록 보완하였습니다.

$K = \frac{\log_{10}{W}-6} {10}$

K = 문명값

W = 10 페타 와트 (문명이 사용하는 에너지량)

이로 하여금 문명값을 소수점 단위로 세밀하게 나눌 수 있게 되었는데,

문명값이 0.1 상승할 때 마다 에너지 사용량은 10배가 되는 것을 의미합니다.

(1단계 문명 → 1.1단계 문명이 되기 위해서는 기존의 10배의 에너지를 활용할 수 있어야 함)

(1단계 문명 → 2단계 문명이 되기 위해서는 기존의 100억배의 에너지를 활용할 수 있어야 함)

우선 1단계 문명부터 설명하겠습니다.

1단계 문명 : 모항성이 행성에 내리쬐는 에너지를 전부 활용할 수 있는 단계.

- 에너지 사용량 : 약 10¹⁶ W (와트)

인간의 경우 지구에 도달하는 태양의 에너지를 100% 활용할 수 있는 수준이 되어야 1단계 문명에 도달했다고 할 수 있습니다.

우리도 태양열 에너지를 활용하기에 1단계 문명에 도달했다고 생각할 수 있지만, 여기서 말하는 1단계 문명은 현재 인간의 문명보다

훨씬 앞선 수준을 말합니다.

태양에너지가 근원이 되는 모든 힘(태양열, 수력, 풍력 등)을 완전히 통제할 수 있게 되어

날씨나 기온과 같은 자연환경을 마음대로 조정할 수 있는 수준이라고 볼 수 있습니다.

현재 인류의 문명은 약 0.7단계에 속해 있으며, 1단계에 도달하기 위해서는 지금의 1000배에 가까운 에너지를 활용할 수 있어야 합니다.

턱없이 많은 에너지가 필요하다고 생각할 수 있지만, 지금의 문명 발전 속도가 유지될 경우 200년 내에 도달할 수 있을 것이라고 전망한다네요.

2단계 문명: 모항성이 발산하는 모든 에너지를 활용할 수 있는 단계

- 에너지 사용량 : 약 10²⁶ W

2단계로의 문명적 도약은 1단계와는 비교도 할 수 없는 수준의 에너지를 활용할 수 있게 됨을 의미합니다.

1단계 문명에서는 행성으로 오는 모항성의 에너지를 모두 활용하지만, 실제로 모항성에서 행성으로 도달하는 에너지는

극히 일부분에 지나지 않습니다.

2단계 문명은 모항성에서 오는 에너지를 수동적으로 이용하는 1단계 문명과 달리 능동적으로 모항성 에너지를 100% 활용하는 단계입니다.

그야말로 태양을 정ㅋ벅ㅋ

이러한 작업을 수행하기 가장 적절한 방법은 다이슨 스피어(Dyson Sphere)를 구축하는 것입니다.

다이슨 스피어란 태양을 중심으로 하여 태양으로부터 지구까지의 거리(1AU)를 반지름으로 하는 구체를 만들어 태양을 감싸는 구조물입니다.

행성의 자원을 사용하여 다이슨 스피어를 구축하는 과정을 표현한 상상도.

하지만, 건축자재(?)의 강도와 같은 현재 기술적 한계를 떠나 지구 표면적의 600만배에 달하는 저 엄청난 구조물을 만들기 위해서는

태양계 모든 행성을 재료로 삼아도 턱없이 부족하다는 문제가 있습니다.

(굳이 만든다면 다이슨 스피어의 두께는 수cm 이내로 계산해야 한다고 합니다...)

따라서 지구의 공전궤도 크기의 회전하는 고리모양 구조 물인 링 월드(Ring world)가 절충안으로 이야기되고 있습니다.

(물론 지금 기술력으로는 감히 엄두도 낼 수 없는 구조물 입니다...)

링 월드(Ring world) 상상도

3단계 문명: 다른 항성의 에너지를 활용하기 위해 은하 전체로 뻗어나가는 단계

- 에너지 사용량 : 약 10³⁶ W

2단계에서도 계속해서 문명이 발전해 나간다면, 하나의 항성에너지로는 만족할 수 없는 수준에 도달하게 됩니다.

따라서 그 문명은 새로운 식민지 항성을 개척하기 위해 물통에 떨어뜨린 물감처럼 사방으로 퍼져나가며 은하를 장악하게 될 것입니다.

3단계 완전하게 도달한 문명이 항성에너지 활용을 위해 다이슨 스피어와 같은 구조물을 이용하였을 경우

외부 관찰자의 기준으로는 은하 전체가 사라진 듯한 광경을 보게 될 것입니다.

그외 미치오 카쿠 등 여러 천문학자들이

암흑물질, 암흑에너지를 활용하는 3단계 이상의 문명에 대한 개념을 제시했지만

아직 암흑물질과, 암흑에너지의 정체가 구체적으로 밝혀지지 않았기 때문에,

상대적으로 구체적인 문명관을 갖고 있지 못한 개념입니다.

카르다쇼프의 문명단계설은, 어떻게 보면 정말 흰소리같고, 터무니없는 공상에 불과하다고 생각할 수도 있습니다.

하지만 우주가 존재한 시간 138억년 중

최초의 인류가 탄생한지 250만년,

[문명]이라고 부를 수 있을만한 문화가 발생한 것이 고작 1만년전 일인데

이러한 미래가 마냥 불가능하다고 생각하는게 옳을까요?

개인적으로, 인류가 핵전쟁과 같은 어리석은 행동으로 자멸하지 않는 이상 언젠가 이루게 될 미래라고 생각합니다.