皮米材料在科幻小說中

① 我想寫一部綜合體硬科幻小說， 展現所有飛船數據，各個種族科技等級，

轉的

宇宙文明分級是一個很科學又很科幻的概念。
關於這個概念，比較可靠和被廣泛認同的是卡爾達肖夫指數。
下面將作一個較為詳細的闡述。
內容較多，包含：卡爾達肖夫指數的定義、指標、計算方法、各種文明對應的指數、地球文明指數的發展及展望、各等級文明的毀滅方式，以及參考資料。
【定義】
卡爾達肖夫指數（Kardashev Scale）是用技術先進程度來量度文明層次的指標的一種方法，根據一個文明所能夠利用的能源數量。它是在1964年由蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達肖夫首先提出。
【指標】
它的指標有三個類別，I型，II型和III型。
主要量度一個文明對於能源的使用率，所謂文明是有它的消耗及增長率。
一個I型的文明使用在它的故鄉行星所有可用的資源；
一個II型的文明利用它的恆星所有的能源；
一個III型的文明利用它的星系的所有能源。
【計算方法】
卡爾·薩根建議定義中間值（不考慮在卡爾達肖夫的原指數），由上面給出的值的類型1，2和3的內插和外插，使用下面的公式：
其中的K是一個文明的卡爾達肖夫指數，和 MW 是它使用的電力，以MW為計。
按照這個計算方法，
I型 — 文明對行星可以駕馭的能量大約是10^{16} W。實際的數字是有很多變數的，地球的特定變數為 1.74\times 10^{17} W。卡爾達肖夫指數原定義為 4\times 10^{16} W。
II型 — 文明對一個恆星所可以駕馭的能量大約是 10^{26} W。同樣地，實際的數字是有很多變數的，太陽輸出的指數約為 3.86\times 10^{26} W。卡爾達肖夫指數原定義為 4\times 10^{26} W
III型 — 文明對一個星系所駕馭的能量大約是 10^{36} W。這個數字是有極多變數的，因為星系的體積在變化中。卡爾達肖夫指數原定義為 4\times 10^{36} W
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目前地球人類的卡爾達肖夫指數大約是0.73。
加來道雄認為，人類可能在100〜200年左右達到I型狀態，在幾千年後達到II型狀態，而約在10萬至一百萬年後達到III型狀態。
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【各個級別的文明時代對應的卡爾達肖夫指數】
（1）龐物質，分子團
a. 石器 （冷） 新舊石器時代 (0型文明）
b. 金屬（熱） 青銅/鐵器時代 (0型文明）
c. 復合材料 工業時代，電子時代，原子時代 (0+型文明）
-鋼鐵，合金，塑料，橡膠。工業機器與電氣裝置。
d. 高級復合材料 太空時代，信息時代 (0+型文明）
-太空合成純凈復合材料，非金屬高強度材料，智能材料，微米技術裝置。
（2）納米技術：10^-9米
分子結構材料 星球時代 （1型文明）
-地球的開發：地球改造工程，天梯，洲際隧道，巨型運河，超深采礦；
-碳納米管，巴基球，人造鑽石，合成生物，人造生命，納米裝置/機器人。
（3）皮米技術：10^-12米
原子結構材料 行星系時代 （1+型文明）
-極端地外星球環境的開發：地球化地外行星，地心探索；
-物質重組循環，列印復雜實物。
（4）費米技術： 10^-15米
強相互作用材料 恆星系時代（2型文明）
-太陽系恆星的開發：恆星工業，人造星球。
-合成各種元素，人造奇異原子，奇異材料，物質遠距離瞬間傳送。
（5）阿米技術：10^−18米
基本粒子材料 星系時代（2+型文明）
-宇宙極端星體的開發，人造星體。
-能量x物質隨機轉化。
（6）普朗克技術：10^-35米
光子，引力子，時空結構。 宇宙時代（3型文明）
-泛宇宙的開發；人造宇宙，高維度空間的操控，時空探索。量子極限。
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【地球文明指數的發展及展望】
——過去——
0型早期
【從游牧採集式至到農耕，懂得生火並加以利用，有著分工社會制度，學會製造並利用工具(從石器至金屬器).他們生活在小部落父系或母系社會上.他們有了基礎語言和原始宗教，有能力建造比較獨立於自然的建築物。部落之間常發生戰爭與交流。】
0型中期
【進一步了解生理學，自然科學，藝術，哲學與文學。使用船隻遠航，他們其他的文明進一步交流與貿易，移民。】
0型晚期
【工業時代】：政治與社會權利的思想**浪潮，傳統封建君主制度的消失，許多現代國家初步出現 ，帝國主義初步成型。生產力大大增加，產品統一化。
【電子時代】：建造大型建築物，能夠獨立維持的城市；遠距離通信與空中交通的出現使得文明間出現廣泛的交流，國際觀衍生。發生了決定未來國際形勢的兩次世界大戰。
【原子時代/太空時代】：聯合國以及各種國際組織的成立；出現核武，核威懾下的國際和平，民用原子能源；電子計算機，化學火箭， 人造衛星，洲際導彈， 人類太空首航，人類登陸登月，發射行星際探測器。更深切地了解物理學，人類幻想開始變得富。
【信息時代】（現代）：互聯網，衛星通信系統，後石油時代，再生能源時代，人工智慧機械。全球化活動：全球共同經濟體，反全球化的分裂主義與恐怖主義事件，全 球局勢動盪。實驗性搜尋地外文明/行星。太空領域國際化與商業化， 國際太空站。
國際文化：各種全球娛樂潮流，各種各樣的反思，出現對末日恐懼的情緒。氣候變化，災難頻發；地球文明向1型等級過渡時，這也許是有史以來最危險的時刻，全球和平邁進或可能爆發一場無法避免的結合太空，網路，天空，海上-海底，陸地一體的世界大戰。
【這場史無前例的動盪將決定人類到底是和平邁進或戰爭毀滅。】
——未來——
1型 初期 (100年內)
【類似「天梯」軌道攀登器，海底隧道，洲際大型運河，超深井的浩大地球工程，「天梯」周圍的太陽能板向外輻射並不斷地擴建，海上城市，無國界行星社會，行星際旅行，區域性天氣與地質活動的控 制，地幔淺層探測，修復臭氧層，綠化沙漠地區，外行星基地，空天飛機，太空旅遊業，防小隕石碰撞，太空工業和大型空間太 陽能。實現可控核聚變發電，能量發電島。利用核能推進系統的宇宙飛船，跨越洲際與海洋的真空磁懸浮列車。平方公里陣列或天基發射器等工程或許能夠與地外文明取得聯系獲得突破性成功。基因與量子計算機問世，人造智能全球最高決策者，全球無線電力供應，全球通用電子貨幣，全球通用通訊系統，全球無線網路系統，無國界入境通用簽證，人類接受基因治療，復活史前動物，無人室內農場與全自動化工業區；個性化產品設計，第二人生模擬網路系統，遍布全球角落無處不在的 電子計算機/智能操控界面，與人無異的高智能機器人。現代人理想中的共產烏托邦式社會。技術爆炸，技術恐懼。】
1+型 成熟期 （100～200年後）
【恆 星際探測器，深海與軌道城市，向地球南極或綠化內陸區大規模移民，全球氣候與地質活動的控制，地球防禦系統，防小行星碰撞。星球周邊布滿太陽能密集型收集 器，在太陽系的類地行星中建立移民地，仿生與超高智能機器人（智能危機），基因治療大幅度延長人類壽命，人類開始向近地空間殖民，小行星采礦，以及行星際 移民。人體改造的計劃展開，出現人機混合類，人類服用營養丸，量子隱形傳輸實質化。開始執行改造太陽系類地行星的計劃。一些具有冒險精神的文明或許在這個 階段利用混合動力（反物質+核聚變+激光帆）宇宙飛船嘗試進行「數代衍生」的臨近恆星際旅行。】
過渡期2型 （數百年後）
【此時的文明能量輸出足以大規模生產能量轉化最為高效的反物質，而近光速運行的「正反物質湮滅」宇宙飛船將有可勝任的燃料，所以恆星際旅行將成為現實。物理學 接近完全知曉大統一論，改造與綠化類地行星的工程完成。在太陽附近大規模收集與量產反物質，在臨近恆星際的行星上建立根據地，人類文明演化為多個聯合行星 體社會。星球發動機。】
2型（千年後）
【人造星球，可能與其它的高等外星文明建立星際聯盟，或許通過行星級別大小的巨型「定 向電磁波」（激光脈沖）信號發射器與其它文明進行遠程交流。或直接更改母恆星逃脫的光量或製造開關信號以便讓其它的文明察覺他們的存在。開始向臨近的太陽 系行星移民，大量使用恆星能量(近距離主動提取)，利用太陽的物質創造星球，懂得操縱重力場，能夠逃脫超新星的爆炸（能夠避開宇宙種種的區域性浩劫。 反 物質能源普遍應用於推進系統，空間推進方式為類似空間彎曲（超光速？負能量？），充分地利用 幾乎所有太陽系的資源，隔空傳物與移物現實化，原子重排與物 質列印技術 ，造出幾乎天衣無縫幾乎完美的物體。智能機器可以通過利用當地的常見原材料（鐵，硅，碳等）與陽光或宇宙能量為能源進行自身不斷復制與組裝 （類似植物的繁殖，以及何式的越長越多，到達限定的數量為止）；可以進行宇宙尺度的工程，太陽周邊的軌道上布滿著漂浮的密集型（電磁波與熱輻射）收集器。 多個聯合太陽系社會。 玩轉物質世界的費米技術，元素能任意拆開，轉化並合成另一種元素，製造奇異原子/原子核/基本粒子材料。】
3型（地球數萬年後）
【星系際旅行與移民；人造星體，提取零點能暗能量。能操控物質更深層的維度，能夠產生改變宇宙結構的能量。對時空本質的操控或許讓許幾乎所有的科學幻成真，技術奇異點的遙遠未來，我們不能預測，這是玩轉整個宇宙文明的誕生，神也。】
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【各等級文明的毀滅方式】
0型 =自然災害，疾病，戰爭，資源短缺。
0+型 = 極端天氣災害，核戰爭，超級地質活動，超級火山與地震，隕石碰撞。
1型 = 小行星或彗星碰撞，人造智能危機，太陽活動劇變。
1+型 =人造智能反叛，太陽衰老並膨脹爆發，臨近超新星爆發。
2型 = 星際戰爭。超高能星體爆發。
2+型 = 星系大碰撞。
3型 = 宇宙大爆炸。
3+型 = 意識消散。
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【參考資料】
1.維基網路,卡爾達肖夫指數,2014.10.6
2.Lemarchand, Guillermo A. Detectability of Extraterrestrial Technological Activities. Coseti..
3.Kaku, Michio. The Physics of Interstellar Travel: To one day, reach the stars.. 2010 [2010-08-29].
4.網路三體吧：【宇宙文明的分類】