皮米材料在科幻小说中

① 我想写一部综合体硬科幻小说， 展现所有飞船数据，各个种族科技等级，

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宇宙文明分级是一个很科学又很科幻的概念。
关于这个概念，比较可靠和被广泛认同的是卡尔达肖夫指数。
下面将作一个较为详细的阐述。
内容较多，包含：卡尔达肖夫指数的定义、指标、计算方法、各种文明对应的指数、地球文明指数的发展及展望、各等级文明的毁灭方式，以及参考资料。
【定义】
卡尔达肖夫指数（Kardashev Scale）是用技术先进程度来量度文明层次的指标的一种方法，根据一个文明所能够利用的能源数量。它是在1964年由苏联天文学家尼古拉·卡尔达肖夫首先提出。
【指标】
它的指标有三个类别，I型，II型和III型。
主要量度一个文明对于能源的使用率，所谓文明是有它的消耗及增长率。
一个I型的文明使用在它的故乡行星所有可用的资源；
一个II型的文明利用它的恒星所有的能源；
一个III型的文明利用它的星系的所有能源。
【计算方法】
卡尔·萨根建议定义中间值（不考虑在卡尔达肖夫的原指数），由上面给出的值的类型1，2和3的内插和外插，使用下面的公式：
其中的K是一个文明的卡尔达肖夫指数，和 MW 是它使用的电力，以MW为计。
按照这个计算方法，
I型 — 文明对行星可以驾驭的能量大约是10^{16} W。实际的数字是有很多变量的，地球的特定变量为 1.74\times 10^{17} W。卡尔达肖夫指数原定义为 4\times 10^{16} W。
II型 — 文明对一个恒星所可以驾驭的能量大约是 10^{26} W。同样地，实际的数字是有很多变量的，太阳输出的指数约为 3.86\times 10^{26} W。卡尔达肖夫指数原定义为 4\times 10^{26} W
III型 — 文明对一个星系所驾驭的能量大约是 10^{36} W。这个数字是有极多变量的，因为星系的体积在变化中。卡尔达肖夫指数原定义为 4\times 10^{36} W
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目前地球人类的卡尔达肖夫指数大约是0.73。
加来道雄认为，人类可能在100〜200年左右达到I型状态，在几千年后达到II型状态，而约在10万至一百万年后达到III型状态。
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【各个级别的文明时代对应的卡尔达肖夫指数】
（1）庞物质，分子团
a. 石器 （冷） 新旧石器时代 (0型文明）
b. 金属（热） 青铜/铁器时代 (0型文明）
c. 复合材料 工业时代，电子时代，原子时代 (0+型文明）
-钢铁，合金，塑料，橡胶。工业机器与电气装置。
d. 高级复合材料 太空时代，信息时代 (0+型文明）
-太空合成纯净复合材料，非金属高强度材料，智能材料，微米技术装置。
（2）纳米技术：10^-9米
分子结构材料 星球时代 （1型文明）
-地球的开发：地球改造工程，天梯，洲际隧道，巨型运河，超深采矿；
-碳纳米管，巴基球，人造钻石，合成生物，人造生命，纳米装置/机器人。
（3）皮米技术：10^-12米
原子结构材料 行星系时代 （1+型文明）
-极端地外星球环境的开发：地球化地外行星，地心探索；
-物质重组循环，打印复杂实物。
（4）费米技术： 10^-15米
强相互作用材料 恒星系时代（2型文明）
-太阳系恒星的开发：恒星工业，人造星球。
-合成各种元素，人造奇异原子，奇异材料，物质远距离瞬间传送。
（5）阿米技术：10^−18米
基本粒子材料 星系时代（2+型文明）
-宇宙极端星体的开发，人造星体。
-能量x物质随机转化。
（6）普朗克技术：10^-35米
光子，引力子，时空结构。 宇宙时代（3型文明）
-泛宇宙的开发；人造宇宙，高维度空间的操控，时空探索。量子极限。
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【地球文明指数的发展及展望】
——过去——
0型早期
【从游牧采集式至到农耕，懂得生火并加以利用，有着分工社会制度，学会制造并利用工具(从石器至金属器).他们生活在小部落父系或母系社会上.他们有了基础语言和原始宗教，有能力建造比较独立于自然的建筑物。部落之间常发生战争与交流。】
0型中期
【进一步了解生理学，自然科学，艺术，哲学与文学。使用船只远航，他们其他的文明进一步交流与贸易，移民。】
0型晚期
【工业时代】：政治与社会权利的思想**浪潮，传统封建君主制度的消失，许多现代国家初步出现 ，帝国主义初步成型。生产力大大增加，产品统一化。
【电子时代】：建造大型建筑物，能够独立维持的城市；远距离通信与空中交通的出现使得文明间出现广泛的交流，国际观衍生。发生了决定未来国际形势的两次世界大战。
【原子时代/太空时代】：联合国以及各种国际组织的成立；出现核武，核威慑下的国际和平，民用原子能源；电子计算机，化学火箭， 人造卫星，洲际导弹， 人类太空首航，人类登陆登月，发射行星际探测器。更深切地了解物理学，人类幻想开始变得富。
【信息时代】（现代）：互联网，卫星通信系统，后石油时代，再生能源时代，人工智能机械。全球化活动：全球共同经济体，反全球化的分裂主义与恐怖主义事件，全 球局势动荡。实验性搜寻地外文明/行星。太空领域国际化与商业化， 国际太空站。
国际文化：各种全球娱乐潮流，各种各样的反思，出现对末日恐惧的情绪。气候变化，灾难频发；地球文明向1型等级过渡时，这也许是有史以来最危险的时刻，全球和平迈进或可能爆发一场无法避免的结合太空，网络，天空，海上-海底，陆地一体的世界大战。
【这场史无前例的动荡将决定人类到底是和平迈进或战争毁灭。】
——未来——
1型 初期 (100年内)
【类似“天梯”轨道攀登器，海底隧道，洲际大型运河，超深井的浩大地球工程，“天梯”周围的太阳能板向外辐射并不断地扩建，海上城市，无国界行星社会，行星际旅行，区域性天气与地质活动的控 制，地幔浅层探测，修复臭氧层，绿化沙漠地区，外行星基地，空天飞机，太空旅游业，防小陨石碰撞，太空工业和大型空间太 阳能。实现可控核聚变发电，能量发电岛。利用核能推进系统的宇宙飞船，跨越洲际与海洋的真空磁悬浮列车。平方公里阵列或天基发射器等工程或许能够与地外文明取得联系获得突破性成功。基因与量子计算机问世，人造智能全球最高决策者，全球无线电力供应，全球通用电子货币，全球通用通讯系统，全球无线网络系统，无国界入境通用签证，人类接受基因治疗，复活史前动物，无人室内农场与全自动化工业区；个性化产品设计，第二人生模拟网络系统，遍布全球角落无处不在的 电子计算机/智能操控界面，与人无异的高智能机器人。现代人理想中的共产乌托邦式社会。技术爆炸，技术恐惧。】
1+型 成熟期 （100～200年后）
【恒 星际探测器，深海与轨道城市，向地球南极或绿化内陆区大规模移民，全球气候与地质活动的控制，地球防御系统，防小行星碰撞。星球周边布满太阳能密集型收集 器，在太阳系的类地行星中建立移民地，仿生与超高智能机器人（智能危机），基因治疗大幅度延长人类寿命，人类开始向近地空间殖民，小行星采矿，以及行星际 移民。人体改造的计划展开，出现人机混合类，人类服用营养丸，量子隐形传输实质化。开始执行改造太阳系类地行星的计划。一些具有冒险精神的文明或许在这个 阶段利用混合动力（反物质+核聚变+激光帆）宇宙飞船尝试进行“数代衍生”的临近恒星际旅行。】
过渡期2型 （数百年后）
【此时的文明能量输出足以大规模生产能量转化最为高效的反物质，而近光速运行的“正反物质湮灭”宇宙飞船将有可胜任的燃料，所以恒星际旅行将成为现实。物理学 接近完全知晓大统一论，改造与绿化类地行星的工程完成。在太阳附近大规模收集与量产反物质，在临近恒星际的行星上建立根据地，人类文明演化为多个联合行星 体社会。星球发动机。】
2型（千年后）
【人造星球，可能与其它的高等外星文明建立星际联盟，或许通过行星级别大小的巨型“定 向电磁波”（激光脉冲）信号发射器与其它文明进行远程交流。或直接更改母恒星逃脱的光量或制造开关信号以便让其它的文明察觉他们的存在。开始向临近的太阳 系行星移民，大量使用恒星能量(近距离主动提取)，利用太阳的物质创造星球，懂得操纵重力场，能够逃脱超新星的爆炸（能够避开宇宙种种的区域性浩劫。 反 物质能源普遍应用于推进系统，空间推进方式为类似空间弯曲（超光速？负能量？），充分地利用 几乎所有太阳系的资源，隔空传物与移物现实化，原子重排与物 质打印技术 ，造出几乎天衣无缝几乎完美的物体。智能机器可以通过利用当地的常见原材料（铁，硅，碳等）与阳光或宇宙能量为能源进行自身不断复制与组装 （类似植物的繁殖，以及何式的越长越多，到达限定的数量为止）；可以进行宇宙尺度的工程，太阳周边的轨道上布满着漂浮的密集型（电磁波与热辐射）收集器。 多个联合太阳系社会。 玩转物质世界的费米技术，元素能任意拆开，转化并合成另一种元素，制造奇异原子/原子核/基本粒子材料。】
3型（地球数万年后）
【星系际旅行与移民；人造星体，提取零点能暗能量。能操控物质更深层的维度，能够产生改变宇宙结构的能量。对时空本质的操控或许让许几乎所有的科学幻成真，技术奇异点的遥远未来，我们不能预测，这是玩转整个宇宙文明的诞生，神也。】
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【各等级文明的毁灭方式】
0型 =自然灾害，疾病，战争，资源短缺。
0+型 = 极端天气灾害，核战争，超级地质活动，超级火山与地震，陨石碰撞。
1型 = 小行星或彗星碰撞，人造智能危机，太阳活动剧变。
1+型 =人造智能反叛，太阳衰老并膨胀爆发，临近超新星爆发。
2型 = 星际战争。超高能星体爆发。
2+型 = 星系大碰撞。
3型 = 宇宙大爆炸。
3+型 = 意识消散。
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【参考资料】
1.维基网络,卡尔达肖夫指数,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.网络三体吧：【宇宙文明的分类】