Розвинені цивілізації досліджують галактику, але цивілізація III типу її формує та перебудовує. Шкала Кардашева, вперше запропонована совєтським астрономом Миколою Кардашевим у 1964 році, є способом категоризації цивілізацій за використанням енергії. Цивілізація першого типу використовує всю енергію, доступну на її рідній планеті. Другий тип захоплює всю енергію від своєї зірки. Третій тип використовує енергетичний вихід цілої галактики. Пізніше запропонували четвертий тип і далі.
У цьому огляді ми розглянемо, як може виглядати така цивілізація не лише з точки зору споживання енергії, але й з точки зору інфраструктури, стратегії та масштабів. Які мегаструктури міг би побудувати 3-й тип? Як вони повинні виглядати щоб, ми могли би їх розпізнати? Ми дослідимо як технологічні, так і цивілізаційні виклики досягнення цього рівня, включаючи два ключові шляхи: перший, це подорожі швидше за світло, як у класичній науковій фантастиці, і другий, це без них, до чого схиляються сучасні науковці.
Ми розглянемо титанічні інженерні проєкти, які можуть виникнути, як-от використання величезних роїв зірок, будівництво цілих планет з нуля або ущільнення галактик для скорочення часу подорожей та затримки зв'язку. Можливо, навіть перетягування цілих галактик, щоб запобігти їхньому зникненню за космологічним горизонтом подій. Але перш ніж ми заглибимося в ці теми, нам потрібно зрозуміти, що таке галактика з енергетичної точки зору і як розпочати її освоєння.
Потужність Галактики
Типова галактика, як наш Чумацький Шлях, містить від 100 до 400 мільярдів зірок, від крихітних червоних карликів до яскравих блакитних гігантів, які світять у мільярд разів яскравіше за найслабші зірки. Разом ці зірки випромінюють від 10³⁶ до 10³⁷ ват потужності. Ця цифра настільки величезна, що навіть сфера Дайсона починає виглядати скромною в порівнянні. Чумацький Шлях випромінює в кілька сотень разів більше енергії щосекунди, ніж Земля отримала від Сонця за всю свою 4,5-мільярдну історію.
Цивілізація III типу знайшла спосіб використовувати більшу частину, якщо не всю цю енергію. Це не обов'язково означає захоплення кожного фотона. Це може включати використання вибраних зірок за допомогою високооптимізованих систем та передачу цієї енергії на величезні відстані. Це також може означати використання екзотичної матерії зоряних залишків, таких як білі карлики або нейтронні зірки, або вилучення енергії обертання з надмасивної чорної діри в ядрі галактики.
Зазвичай ми уявляємо цивілізацію III типу як метацивілізацію, а не єдине ціле — скоріше мережу незалежних систем або кластерів, а не єдину галактичну імперію. Зрештою, як підтримувати культурну чи політичну єдність на відстані 100 000 світлових років із затримками комунікації, що вимірюються тисячоліттями? Проте існують варіанти, як така узгодженість може виникнути навіть у цивілізаціях, обмежених субсвітловими швидкостями.
Компактні штучні червоні карликові галактики (CARD Galaxies)
Досягнення цього рівня вимагає інженерних зусиль, які змушують будівництво планет або навіть освоєння зірок виглядати дитячою забавкою. Можна почати з роїв Дайсона навколо окремих зірок — величезних сузір'їв супутників, що збирають енергію. Але цивілізація III типу на цьому не зупиниться. Вона, ймовірно, продовжить розробляти та змінювати розташування зірок, збираючи оптимізовані сузір'я по цілих регіонах, створюючи своєрідний галактичний сад.
Уявіть собі спеціально розроблені червоні карлики — мінімально масивні, ультраефективні зірки, виведені або сконструйовані для рівномірного горіння протягом трильйонів років. Зірки не просто використовуються, а культивуються. Це ідея компактних штучних червоних карликових галактик (CARD).
Хоча червоні карлики тьмяні і випромінюють переважно в інфрачервоному діапазоні, їхню світлову потужність можна змінити за допомогою "зоряного підсилення" (star lifting) — методу, за яким дзеркала відбивають світло назад на поверхню зірки, підвищуючи її температуру і зміщують випромінювання у видимий діапазон.
Зірки з масою менше 25% від сонячної ідеальні для довгострокового виробництва енергії, оскільки вони повністю конвективні, що дозволяє їм спалювати майже весь свій водень. Найменші червоні карлики (типу M9) мають тривалість життя від 8 до 12 трильйонів років.
При щільному пакуванні зірок виникають дві проблеми: відведення величезної кількості тепла та ризик колапсу в чорну діру. Якщо стиснути всю звичайну матерію Чумацького Шляху, горизонт подій утвореної чорної діри мав би діаметр близько десятої світлового року. Цивілізація III типу прагнутиме залишатися значно нижче цього порогу.
Використовуючи 100 мільярдів сонячних мас матеріалу, можна було б створити близько 400 мільярдів червоних карликів класу M5 або 1,25 трильйона найменших червоних карликів M9. Така штучна галактика була б у мільярди разів яскравішою за Сонце і могла б бути упакована в об'єм діаметром менше світлового року, що робить ідею об'єднаної імперії цілком правдоподібною.
Цивілізації без надсвітлових подорожей: Терпіння та поширення
Коли ми уявляємо цивілізацію, що поширюється галактикою без швидших за світло подорожей, перше слово, яке спадає на думку, — це терпіння. Колонізація зірок без варп-двигунів означає охоплення часових масштабів у мільйони років. Проте для цивілізації III типу таке терпіння може принести набагато більші плоди.
Шлях без надсвітлових технологій нагадує не єдину імперію, а метацивілізацію — розлогий клаптик колоній, культур, машин і шахт, що повільно поширюється крізь зорі. Кожна нова система заселяється кораблями, що рухаються зі швидкістю, яка є лише часткою від швидкості світла. І хоча зв'язок із рідним світом може тривати тисячі років, ці колонії стають насінням для подальшого розширення. Вони будують власні рої Дайсонів, видобувають ресурси і відправляють власні кораблі, створюючи повільну хвилю технологічного життя.
Замість галактичної імперії ви отримуєте галактику, наповнену незалежними, але не ізольованими цивілізаціями. Комунікаційні мережі можуть простягатися через зірки за допомогою лазерів, а інформація поширюється, навіть якщо на це потрібні століття. Координація відбувається через протоколи консенсусу або спільні культурні рамки. Така цивілізація надзвичайно стійка: немає єдиної точки відмови, колапс якої зруйнував би все.
Рух зірок та перебудова галактик
Цивілізація, яка хоче контролювати свою галактику, врешті-решт повинна навчитися рухати самі зірки. Причин для цього багато: запобігання зіткненням, уникнення вибухів наднових, створення мегаструктур або перетворення спіральної галактики на щільний зоряний рій для зручності.
Двигун Шкадова: Найпростіший і найповільніший метод. Велике дзеркало на орбіті зірки відбиває її світло в одному напрямку, м'яко штовхаючи зірку в протилежному. Протягом мільйонів років це може переміщувати зорі на світлові роки.
Двигун "Геліос": Більш енергійний варіант, який спрямовує плазму із зірки, перетворюючи її на термоядерну ракету. Це дозволяє досягти значної частки швидкості світла.
Двигуни на мертвих зірках: Використання керованих ядерних детонацій на білому карлику або навіть вибуху наднової може створювати величезну тягу.
Квазарний двигун: Найекзотичніший варіант, що використовує чорні діри. Подача матерії в обертову чорну діру створює акреційний диск, який випромінює енергію з неймовірною ефективністю, дозволяючи штовхати цілі зоряні скупчення з релятивістськими швидкостями.
Перегрупування галактик та боротьба з розширенням Всесвіту
Через розширення Всесвіту все, що не пов'язане з нами гравітаційно, віддаляється. Зрештою, далекі галактики перетнуть космологічний горизонт подій і стануть назавжди недосяжними. Цивілізація з довгостроковими амбіціями повинна діяти, щоб зберегти доступ до цих ресурсів.
Стратегія полягає в міжгалактичній міграції та злитті. За допомогою автоматизованих зондів цивілізація може "засіяти" далеку галактику, а потім використати її ресурси, щоб спрямувати зірки, скупчення і навіть саму галактику назад, у гравітаційно зв'язану структуру. Це дозволяє ущільнювати масу в мегакластери для довгострокової безпеки. Цей процес, який можна назвати "збором горизонту", дозволяє зібрати ресурси, які інакше були б втрачені. Навіть з огляду на величезні відстані та час подорожі (мільярди років), потенційна винагорода — маса сотень квадрильйонів сонць — є колосальною.
Чорні діри як стратегічні вузли
Чорні діри є не лише джерелами енергії, а й стратегічними місцями в галактичній цивілізації, особливо без FTL-подорожей. Їхні інтенсивні гравітаційні поля служать природними "рогатками", що дозволяють космічним кораблям ефективно розганятися, гальмувати та змінювати напрямок.
Кожна з приблизно 100 мільйонів чорних дір зоряної маси в нашій галактиці може стати столицею для регіону з десятків тисяч зоряних систем. Навколо них можна будувати величезні інфраструктурні об'єкти: заправні станції, комунікаційні вузли та інформаційні сховища. Вони стають опорними точками міжзоряної мережі, що з'єднує галактику.
Планети Берча: Остаточна мегаструктура
Найекстремальніша мегаструктура, яку можна уявити, — це планета Берча. Запропонована Полом Берчем, ця концепція передбачає будівництво не просто навколо чорної діри, а використання її гравітації для підтримки концентричних шарів цивілізації.
Планета Берча була б побудована навколо надмасивної чорної діри, як-от у центрі Чумацького Шляху. Одна сферична оболонка на радіусі, де гравітація дорівнює земній, матиме площу поверхні в 1,5 трильйона разів більшу за Землю. Можна побудувати сотні або тисячі таких оболонок одна над одною, з'єднаних між собою. Десяток шарів забезпечив би житлову площу, еквівалентну 20 трильйонам Земель, і все це в межах години подорожі.
Така структура, хоч і величезна, була б компактною (шириною в один світловий рік), що дозволило б створити єдину, згуртовану суперцивілізацію. Уповільнення часу біля чорної діри додає переваг для довгострокового планування. Після побудови така структура була б майже непомітною для зовнішніх спостерігачів, оскільки її відпрацьоване тепло могло б скидатися прямо в чорну діру.
Це фінальна форма, звернена на себе цивілізації — прагнення єдності, стабільності та контролю у Всесвіті.
Цивілізації швидше за світло: За світловим бар'єром
Що, якби цивілізація відкрила спосіб рухатися швидше за світло (FTL)? Це фундаментально змінює правила гри. FTL-подорожі дозволяють зв'язок у реальному часі, централізоване управління та швидке переміщення між зірками, що робить єдину галактичну імперію можливою.
Найбільш універсальним рішенням може бути мережа червоточин. Хоча класичні червоточини потребують величезної маси для створення та стабілізації, вони дозволяють встановлювати постійні з'єднання між віддаленими точками. Мережа з мільйонів таких вузлів могла б з'єднати всю галактику, перетворивши міжзоряні подорожі з плавання на космічних кораблях на поїздки поїздами через космічні тунелі.
Червоточини також відкривають шлях до розширення вглиб Всесвіту, колонізації на відстані мільярдів світлових років і навіть доступу до паралельних всесвітів, звідки можна черпати енергію.
Висновок: Сила та мета
Незалежно від технологічного шляху — чи то через терпляче поширення, чи то через миттєві подорожі — цивілізація III типу стикається з фундаментальними питаннями. Як зберегти єдність на величезних відстанях і протягом еонів? Що будувати, коли у вас уже є все?
Цивілізація III типу може володіти силою галактики. Але справжній виклик полягає не в тому, щоб захопити зоряне світло, а в тому, щоб мудро його використати. Можливо, ознакою справді розвиненої цивілізації є не те, скільки енергії вона використовує, а те, яку мету вона цій енергії надає. Від розподілу на 100 мільярдів зірок до концентрації в одній титанічній структурі, остаточне завдання — це не швидкість, а стійкість та мудрість у безмежному Всесвіті.
