มาตราคาร์ดาเชฟ กรอบคิดวัดระดับอารยธรรมจักรวาล จากพลังงานดาวเคราะห์สู่กาแล็กซี

มาตราคาร์ดาเชฟ (Kardashev Scale) ถือเป็นหนึ่งในกรอบแนวคิดทางดาราศาสตร์และอนาคตศาสตร์ที่ถูกอ้างอิงมากที่สุดในการประเมินระดับความก้าวหน้าของอารยธรรมทรงภูมิปัญญาในอวกาศรวมไปถึงมนุษย์ โดยใช้ความสามารถในการควบคุมและใช้พลังงาน เป็นตัวชี้วัดหลัก 

แนวคิดนี้ถูกเสนอขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1964 โดย นิโคไล คาร์ดาเชฟ (Nikolai Kardashev) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวโซเวียต แนวคิดนี้ไม่ได้เป็นเพียงการจัดลำดับอารยธรรมในเชิงทฤษฎี แต่ยังเชื่อมโยงกับคำถามพื้นฐานของมนุษยชาติ ว่าเราอยู่ตรงไหนในจักรวาล และเส้นทางการพัฒนาทางเทคโนโลยีของเราจะนำไปสู่อนาคตแบบใด 

จุดกำเนิดแนวคิดและนิยามดั้งเดิม

นิโคไล คาร์ดาเชฟ ได้เสนอแนวคิดนี้ในงานวิจัยชื่อ Transmission of Information by Extraterrestrial Civilizations ปี ค.ศ. 1964 ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการของสหภาพโซเวียตชื่อ Astronomicheskii Zhurnal และต่อมามีการแปลเป็นภาษาอังกฤษเผยแพร่ในวารสาร Soviet Astronomy  เนื้อหาว่าด้วยการส่งข้อมูลของอารยธรรมนอกโลก โดยตั้งสมมติฐานว่า การสื่อสารข้ามระยะทางระดับดวงดาวหรือกาแล็กซี จำเป็นต้องอาศัยพลังงานในปริมาณมหาศาล เขาจึงแบ่งอารยธรรมออกเป็น 3 ระดับหลัก ตามแหล่งพลังงานที่สามารถควบคุมได้

อารยธรรมประเภทที่ I หรืออารยธรรมระดับดาวเคราะห์

อารยธรรมประเภทนี้สามารถใช้และจัดการพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่บนดาวเคราะห์บ้านเกิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงพลังงานจากดาวฤกษ์ที่ส่องมายังดาวเคราะห์นั้น นักฟิสิกส์ประเมินว่าอารยธรรมระดับนี้จะมีการใช้พลังงานราว 10^16 ถึง 10^17 วัตต์ หรือ 1 หมื่นล้านล้าน ถึง 1 แสนล้านล้านวัตต์ ปัจจุบันมนุษยชาติยังไม่ถึงระดับนี้ โดยการใช้พลังงานรวมของโลกยังต่ำกว่าขีดดังกล่าว

อารยธรรมประเภทที่ II หรืออารยธรรมระดับดาวฤกษ์

อารยธรรมที่สามารถควบคุมพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์แม่ของตนโดยตรง แนวคิดที่ถูกพูดถึงมากที่สุด คือ การสร้างโครงสร้างขนาดยักษ์ล้อมรอบดาวฤกษ์ หรือที่เรียกว่า ไดสันสเฟียร์ (Dyson sphere) ซึ่งหากเป็นไปได้จริง จะทำให้อารยธรรมสามารถใช้พลังงานได้ในระดับประมาณ 4 x 10^26 วัตต์ หรือ 400 ล้านล้านล้านล้านวัตต์

อารยธรรมประเภทที่ III หรืออารยธรรมระดับกาแล็กซี

อารยธรรมนี้ถือว่ามีระดับสูงสุดตามนิยามดั้งเดิม หมายถึง อารยธรรมที่สามารถดึงและจัดการพลังงานจากทั้งกาแล็กซีของตนได้ ไม่ว่าจะเป็นพลังงานจากดาวฤกษ์นับแสนล้านดวง หลุมดำ หรือแหล่งพลังงานดาราศาสตร์อื่น ๆ ปริมาณพลังงานที่เกี่ยวข้องอาจสูงถึงระดับ 4 x 10^37 วัตต์ หรือ 40 ล้านล้านล้านล้านล้านล้านวัตต์ ซึ่งเกินกว่าขีดความสามารถในการจินตนาการของเทคโนโลยี และอาจรวมไปถึงขีดจำกัดด้านการประมวลผลของสมองมนุษย์ที่จะไปถึงจุดดังกล่าวได้

มนุษยชาติอยู่ระดับใดในมาตราคาร์ดาเชฟ

หากยึดตามเกณฑ์ของมาตราคาร์ดาเชฟ มนุษยชาติยังไม่ถือว่าเป็นอารยธรรมประเภทที่ I อย่างสมบูรณ์ ในช่วงทศวรรษ 1970 คาร์ล เซแกน (Carl Sagan) นักดาราศาสตร์และนักสื่อสารวิทยาศาสตร์ชื่อดัง ได้เสนอการปรับปรุงมาตราตรัสนี้ให้มีความละเอียดมากขึ้น ด้วยการใช้สูตรลอการิทึม ทำให้สามารถระบุระดับอารยธรรมเป็นค่าทศนิยมได้

โดยจากการคำนวณของเซแกน มนุษยชาติในช่วงทศวรรษ 1970 อยู่ที่ระดับประมาณ 0.7 และเมื่อพิจารณาจากข้อมูลการใช้พลังงานของโลกในปี 2021 นักวิชาการประเมินว่ามนุษยชาติอยู่ที่ระดับราว 0.73 เท่านั้น 

นักฟิสิกส์ทฤษฎีอย่าง มิชิโอะ คากุ (Michio Kaku) เคยประเมินว่า หากมนุษย์สามารถเพิ่มการใช้พลังงานโดยเฉลี่ยประมาณ 3 เปอร์เซ็นต์ต่อปี และจัดการความขัดแย้งทางสังคม เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมได้ เราอาจก้าวเข้าสู่อารยธรรมประเภทที่ I ได้ภายในช่วง 100 ถึง 200 ปีข้างหน้า

การขยายมาตราตรัสและมุมมองทางเลือก

แม้มาตราตรัสดั้งเดิมจะมีเพียง 3 ระดับ แต่นักวิทยาศาสตร์และนักอนาคตศาสตร์รุ่นหลังได้เสนอการขยายแนวคิดนี้ออกไป บางแนวคิดกล่าวถึงอารยธรรมประเภทที่ IV และ V ซึ่งอาจสามารถควบคุมพลังงานในระดับเอกภพ หรือแม้แต่พหุภพ โดยมิชิโอะ คากุ เคยตั้งข้อสังเกตว่า อารยธรรมระดับสูงเช่นนี้อาจเข้าถึงแหล่งพลังงานที่อยู่นอกกาแล็กซี หรือเกี่ยวข้องกับพลังงานมืด 

ความสำคัญต่อการค้นหาสิ่งมีชีวิตต่างดาว

ในทางปฏิบัติ มาตราคาร์ดาเชฟมีบทบาทสำคัญต่อการค้นหาร่องรอยทางเทคโนโลยี หรือ Technosignatures นักดาราศาสตร์เชื่อว่า หากอารยธรรมระดับที่ II หรือ III มีอยู่จริง การใช้พลังงานขนาดมหาศาลย่อมต้องปล่อยความร้อนส่วนเกินออกมาในรูปของรังสีอินฟราเรด ซึ่งสามารถตรวจจับได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ

ก่อนหน้านี้มีการใช้ข้อมูลจากภารกิจสำรวจ เช่น กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด IRAS เพื่อค้นหาแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดที่ผิดปกติซึ่งอาจสอดคล้องกับแนวคิดของไดสันสเฟียร์ (Dyson sphere) แม้ยังไม่พบหลักฐานที่ยืนยันได้ชัดเจน แต่การสำรวจเหล่านี้ช่วยคัดกรองและทำความเข้าใจโครงสร้างพลังงานในจักรวาลได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

อีลอน มัสก์ กล่าวถึงมาตราตรัสคาร์ดาเชฟ

อีลอน มัสก์ มหาเศรษฐีผู้บริหารบริษัทเทคโนโลยีอวกาศ SpaceX และปัญญาประดิษฐ์ xAI มักกล่าวถึง มาตราตรัสคาร์ดาเชฟ (Kardashev Scale) บ่อยครั้ง เนื่องจากสอดคล้องกับเป้าหมายของบริษัทที่ตนเองทำอยู่ นั่นคือ การย้ายโครงสร้าง Data Center ศูนย์ข้อมูลปัญญาประดิษฐ์ AI ขึ้นสู่อวกาศ โดยใช้โครงสร้างที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรับใช้ใน Data Center ศูนย์ข้อมูลปัญญาประดิษฐ์ AI

เช่น การให้สัมภาษณ์ผ่านสื่อในรายการ elonavaX  เมื่อวันที่ 8 มกราคมที่ผ่านมา โดยอีลอน มัสก์ กล่าวว่า “ความก้าวหน้าของเราไปสู่อารยธรรมแบบคาร์ดาเชฟประเภทที่ 2 เป้าหมายที่สมเหตุสมผลของความพยายาม” 

ข้อวิจารณ์และข้อจำกัดของแนวคิด

แม้ว่ามาตราตรัสคาร์ดาเชฟจะได้รับการยอมรับ แต่ในอีกด้านหนึ่ง จอห์น ดี. บาร์โรว์ (John D. Barrow) เสนอแนวคิดที่เรียกว่า Anti-Kardashev scale นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจาก University of Sussex มหาวิทยาลัยซัสเซ็กซ์ ประเทศอังกฤษ มองว่าความก้าวหน้าของอารยธรรมอาจไม่ได้วัดจากการควบคุมสิ่งที่ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ แต่เป็นการควบคุมโครงสร้างที่เล็กลง ตั้งแต่ระดับยีน โมเลกุล อะตอม ไปจนถึงอนุภาคมูลฐาน แนวคิดนี้สะท้อนภาพอารยธรรมที่ก้าวหน้าด้วยความละเอียดและประสิทธิภาพ มากกว่าการใช้พลังงานอย่างมโหฬาร

รวมไปถึง คาร์ล เซแกน เองในปี ค.ศ. 1973 ยังเคยเสนอให้พิจารณาความก้าวหน้าของอารยธรรมผ่านปริมาณข้อมูล (Information) และความรู้ที่ครอบครอง ควบคู่ไปกับการใช้พลังงาน เพื่อสะท้อนมิติทางสังคมและวัฒนธรรม ไม่ใช่เพียงตัวเลขทางฟิสิกส์เท่านั้น

นอกจากนี้ยังมีข้อวิจารณ์สำคัญ นักวิชาการบางส่วนชี้ว่า แนวคิดนี้สะท้อนโลกทัศน์ยุคสงครามเย็นที่ให้ความสำคัญกับการขยายตัวและการใช้พลังงานสูงสุด ขณะที่อารยธรรมที่ก้าวหน้าอาจเลือกเส้นทางที่ยั่งยืนและประหยัดพลังงานมากกว่า ทำให้สังเกตได้ยากจากภายนอก

โดยชี้ว่าการเติบโตของการใช้พลังงานแบบทวีคูณอาจนำไปสู่ปัญหาสิ่งแวดล้อม ความร้อนสะสม และความไม่มั่นคงทางสังคม ซึ่งอาจทำให้อารยธรรมล่มสลายก่อนจะก้าวไปถึงระดับสูงขึ้น ขณะเดียวกัน ข้อจำกัดพื้นฐานของฟิสิกส์ เช่น ความเร็วแสง ก็อาจทำให้การจัดการอารยธรรมระดับกาแล็กซีเป็นเรื่องยากในทางปฏิบัติ 

ท้ายที่สุด มาตราตรัสคาร์ดาเชฟไม่ได้เป็นเพียงเครื่องมือจัดอันดับอารยธรรมต่างดาว แต่เป็นกระจกสะท้อนอนาคตของมนุษยชาติเอง ว่าเส้นทางการพัฒนาเทคโนโลยี พลังงาน และสังคม จะพาเราไปสู่ความยั่งยืนและความมั่นคง หรือจะกลายเป็นกับดักที่ทำลายตัวเองก่อนจะก้าวข้ามระดับดาวเคราะห์ มาตราตรัสนี้จึงยังคงเป็นหนึ่งในแนวคิดสำคัญที่กระตุ้นทั้งจินตนาการและการถกเถียงในแวดวงวิทยาศาสตร์จนถึงปัจจุบัน