توسعه فناوری بشر از دوران انقلاب صنعتی همواره سریع به نظر می‌رسد و همزمان به حدی کند نیز می‌باشد. در طی دویست سال گذشته، ما توانسته‌ایم ابزارهای شگفت‌انگیزی بسازیم، انسان‌ها را به فضا پرتاب کنیم، راه‌هایی برای درمان برخی بیماری‌های مزمن پیدا کنیم و به کامپیوترهای کوچک و حیرت‌انگیزی وابسته شویم که به راحتی در جیب‌های ما قرار می‌گیرند. اما با وجود همه این پیشرفت‌ها، همچنان تمدنی نسبتاً جوان محسوب می‌شویم.
بر اساس گزارشی از ایسنا، اگر به مقیاس فرضی و تأثیرگذار کارداشف نگاهی بیندازیم که توانایی فناوری یک تمدن را بر اساس میزان انرژی که می‌تواند بهره‌برداری کند، ارزیابی می‌کند، در حال حاضر بشریت در جایگاه تمدن نوع صفر قرار دارد و برای انتقال به نوع یک، نیازمند مهار تمام انرژی خورشید هستیم.
مقیاس کارداشف (Kardashev scale) سیستمی است برای طبقه‌بندی تمدن‌های هوشمند در کیهان، که در سال ۱۹۶۴ توسط ستاره‌شناس روسی نیکلای کارداشف مطرح شد.
کارداشف این تمدن‌ها را به سه دسته تقسیم کرد. او بر این باور بود که سطح سوم اوج دستاوردهای یک تمدن خواهد بود و پیشرفت بیشتر از این ممکن نیست. پس از وی، پژوهشگران دیگر به گسترش این نظریه پرداخته و چهار سطح دیگر نیز به آن افزوده‌اند.
- تمدن نوع یک
- تمدن نوع یک، تمدنی است که قادر به کنترل و استفاده از تمام منابع انرژی موجود بر روی سیاره خود باشد.
- تمدن نوع دو
- تمدن نوع دو، تمدنی است که همه انرژی‌های تولید شده توسط ستاره خود مانند خورشید را تحت کنترل دارد و از آن بهره‌برداری می‌کند.
- تمدن نوع سه
- تمدن نوع سه، تمدنی است که می‌تواند تمام انرژی کهکشان‌های نزدیک و دور را مهار کند. این نوع تمدن به فناوری ضد جاذبه دست یافته و از کرم‌چاله‌ها برای گشت‌وگذار در کهکشان بهره می‌برد، اما قادر به ایجاد کرم‌چاله نیست.
با این حال، هنگامی که تمدن‌ها به نوع دو در این مقیاس برسند، قابلیت کنترل کل انرژی ستاره خود یا سایر ستاره‌ها را پیدا می‌کنند. این به نوبه خود ساخت ابرسازه‌ها را ممکن کرده و امکان دستکاری مواد در مقیاس وسیع را فراهم می‌سازد.
در اینجا نگاهی به برخی از ابرسازه‌هایی که ممکن است پس از دستیابی به چنین قدرتی به وجود آیند، می‌اندازیم.
کره دایسون (Dyson Sphere)
زمانی که از ابرسازه‌های فرضی صحبت می‌کنیم، کره دایسون به عنوان یک داستان علمی تخیلی بسیار مشهور مطرح می‌شود. این سازه قادر است کل یک ستاره را در بر بگیرد و تمام انرژی آن را جذب کند. مزیت کلیدی کره دایسون این است که در حالی که تنها بخش کوچکی از انرژی ستاره‌ای همچون خورشید به سطح یک سیاره می‌رسد، سازه‌ای که ستاره را به طور کامل احاطه کرده باشد، امکان استفاده از تمام انرژی آن را فراهم می‌آورد.
ایده کره دایسون از اندیشه‌های اولاف استاپلدون (Olaf Stapledon)، فیلسوف و نویسنده علمی تخیلی بریتانیایی، نشأت گرفته است. رمان «ستاره‌ساز» او که در سال ۱۹۳۷ منتشر شد، داستان کاوشگران کیهانی را روایت می‌کند که به فناوری‌ها و هوش بیگانه در نقاط دور دست جهان برخورد می‌کنند. این نظریه توسط فیزیکدان و ریاضیدان فریمن دایسون در مقاله‌ای در سال ۱۹۶۰ به نام «جستجوی منابع ستاره‌ای مصنوعی تابش فروسرخ» به رسمیت شناخته شد.
دایسون در این مقاله اعلام کرد که چنین سازه‌هایی برای تمدن‌های پیشرفته که به انرژی فزاینده‌ای نیاز دارند، حیاتی خواهد بود.
در حقیقت، جست‌وجوی تشعشعات فروسرخ از این نوع کره به یکی از موارد اصلی در جستجو برای هوش فرازمینی تبدیل شده است. برخی تحقیقات جدید حتی تصور می‌کنند که ممکن است بتوانیم چنین سازه‌ها و موجودات هوشمندی را که آنها را ساخته‌اند، در کهکشان راه شیری خود بیابیم.
اگرچه نظریه‌های مربوط به کره دایسون و تغییراتی چون انبوه دایسون، حباب دایسون یا پوسته دایسون عموماً بر استفاده از آنها برای تأمین نیازهای انرژی تمدن‌های پیشرفته تمرکز دارند، برخی معتقدند که این کره می‌تواند برای شبیه‌سازی آگاهی انسان نیز مورد استفاده قرار گیرد.
آلکسی تورچین (Alexey Turchin)، یکی از طرفداران فراانسان‌گرایی، می‌گوید که یک کره دایسون به اندازه کافی انرژی برای جمع‌آوری و بازآفرینی تمام اطلاعات مربوط به زندگی یک فرد را داراست و قادر است یک نسخه دیجیتال واقعی از آن فرد ایجاد کند.
جهان حلقه‌ای (Ringworld)
مفهوم جهان حلقه‌ای به توصیف ساخت یک سازه فضایی به شکل چرخ که به آن «چرخ فون براون» نیز می‌گویند، پرداخته است.
این ایده نخستین بار توسط کنستانتین تسیولکوفسکی (Konstantin Tsiolkovsky)، که پیشرو در حوزه هوافضا بود، مطرح شد و توجه دانشمندان و نویسندگان علمی تخیلی را جلب کرد. او تصور می‌کرد که چرخش این ایستگاه می‌تواند برای ایجاد یک گرانش مصنوعی در فضا مورد استفاده قرار گیرد. از نظر تئوریک، چنین ساختاری قادر است شتاب گرانشی زمین یا سیارات دیگر را شبیه‌سازی کند و به انسان‌ها یا تمدن‌های پیشرفته این امکان را بدهد که برای مدت طولانی در فضا زندگی کنند بدون اینکه نیاز به مقابله با گرانش داشته باشند.
نام «جهان حلقه‌ای» از رمان علمی تخیلی لری نیون (Larry Niven) که در سال ۱۹۷۰ به چاپ رسید، الهام گرفته شده است. این کتاب داستان گروهی از مسافران را روایت می‌کند که با یک ابرساختار چرخ‌شکل در اطراف یک ستاره مواجه می‌شوند. جهان حلقه‌ای در این رمان عرضی برابر با یک میلیون مایل (۱.۶ میلیون کیلومتر) و طولی برابر با ۱۸۶ میلیون مایل (یا ۳۰۰ میلیون کیلومتر) قطر دارد، که فضای وسیعی برای سکونت در سطح داخلی خود فراهم می‌کند.
مغز ماتروشکا (Matryoshka Brain)
مغز ماتروشکا مفهومی است که بر پایه فرضیه کره دایسون بنا شده است. رابرت جی. بردبری (Robert J. Bradbury) در سال ۱۹۹۷ پیشنهاد کرد که این رایانه در اصل یک سیستم رایانه‌ای بزرگ است که از کره‌های دایسون در هم تنیده که انرژی یک ستاره را مصرف می‌کنند، تغذیه می‌شود. ساختار آن به شکلی مشابه عروسک ماتروشکا (عروسک چوبی سنتی روسی که شامل مجموعه‌ای از عروسک‌های کوچک‌تر در درون خود است) طراحی شده است.
ایده بردبری برای این ماشین عمیق این است که از تمام انرژی ستاره برای تأمین قدرت محاسباتی استفاده شود و احتمالاً آن را به قدرتمندترین رایانه جهان تبدیل کند.
او در مقاله‌اش به ذکر سه روش ممکن برای ساخت مغز ماتروشکا (MB) پرداخته است. یک روش این است که آن را به عنوان یک پوسته دور یک ستاره قرار دهیم، دیگری ایجاد آن به صورت مستقل از یک ستاره است با انتقال انرژی از ستاره‌ها، و همچنین تولید انرژی توسط خود رایانه از طریق همجوشی هسته‌ای کنترل شده یا واکنش‌های ماده و پادماده برای تأمین انرژی.
این «دستگاه با بالاترین ظرفیت» چگونه کار خواهد کرد؟ او توضیح می‌دهد که چگونه انرژی ستاره در سراسر پوسته توزیع می‌شود. پوسته مذکور «گرمای هدر رفته» را برای پردازش به پوسته بزرگتر بعدی منتقل می‌کند. این فرآیند تا زمان مصرف تمام انرژی جمع‌آوری شده ادامه خواهد داشت.
به این ترتیب، این رایانه‌ها با تعداد زیادی کره دایسون تودرتو می‌توانند کارآمدتر از یک کره عمل کنند و انرژی گرمایی کمتری را هدر دهند.
برای درک بهتری از ابعاد پروژه مغز ماتروشکا، بردبری اعلام می‌کند که برای ساخت تنها یک مخروط از آن، از کل سیلیکون سیاره زهره به عنوان ماده خام استفاده خواهد شد. و اگر یک مغز ماتروشکا در منظومه شمسی ما ساخته می‌شد، پوسته آن مداری ایجاد می‌کرد که از داخل عطارد به خارج از نپتون امتداد پیدا می‌کرد.
ظرفیت این رایانه چقدر خواهد بود؟ طبق گفته بردبری، در زمانیکه جمعیت زمین حدود شش میلیارد نفر بود، اولین مغز ماتروشکا به ظرفیت فکری بالغ بر یک میلیون برابر ظرفیت فکری کل انسان‌های روی زمین دست پیدا خواهد کرد.
این مغز ماتروشکا می‌تواند برای شبیه‌سازی عالی یا بارگذاری ذهن انسان در فضای واقعیت مجازی استفاده شود. در یک دیدگاه فراتر، اگر گونه‌ای هوشمند در کیهان وجود داشته باشد، آن می‌تواند از این مغز برای حمله یا دستکاری ساختار کیهان بهره ببرد. علاوه بر این، احتمالاً می‌توان از مغز ماتروشکا برای شبیه‌سازی تمام کیهان استفاده کرد و همچنین از آن در محاسبات کلان نیز استفاده نمود.
مغز مشتری (Jupiter Brain)
مغز مشتری شاخه‌ای دیگر از ایده کره دایسون است، اما تفاوتی اساسی دارد. این یک رایانه عظیم است که برای استخراج انرژی از یک سیاره به مانند مشتری طراحی شده و بر خلاف مغز ماتروشکا، مغز مشتری به شکل فشرده‌ای ساخته می‌شود که اجازه می‌دهد کمترین تاخیر در انتشار سیگنال‌ها را داشته باشد.
ساخت چنین ابرسازی مستلزم تجمع مواد اولیه مانند کربن از یک غول گازی است. یکی از روش‌های ممکن برای ایجاد مغز مشتری، همانطور که آندرس سندبرگ (Anders Sandberg)، عصب‌شناس و متخصص فراانسان‌گرایی در مقاله‌ای در سال ۱۹۹۹ تشریح کرده، طراحی کره‌ای به قطر ۱۸ هزار و ۱۰ کیلومتر است که جرم آن تقریبا دو برابر جرم زمین اعلام شده است.
این رایانه می‌تواند شامل نانو الماس‌ها باشد که شبکه‌ای از گره‌ها را در اطراف هسته‌ای از انرژی شکل می‌دهند.
هر یک از این گره‌ها به عنوان یک واحد پردازش یا ذخیره سازی حافظه عمل خواهند کرد. یک سپر دور کره، آن را در برابر تشعشعات محافظت می‌کند و گرما را به فضا برمی‌گرداند. این کره انرژی خود را از راکتورهای هسته‌ای تأمین می‌کند.
برآوردها حاکی از این است که یک مغز رایانه‌ای به اندازه یک سیاره قادر است ۱۰42 عملیات در ثانیه انجام دهد، که بیشتر از کل فعالیت مغزی تمامی انسان‌هایی است که تاکنون زندگی کرده‌اند.
غیرفشرده‌ساز ماده (Matter Decompressor)
ایجاد یک غیرفشرده‌ساز ماده ممکن است نزدیک به توانایی های یک تمدن نوع سه باشد، زیرا این نیازمند طراحی دستگاهی در نزدیکی یک سیاهچاله به منظور تخلیه مواد معدنی آن است. این مفهوم ورودی علمی کمی دارد، اما به این فرض اتکا می‌کند که ماده‌ای که در نهایت به سیاهچاله کشیده می‌شود، در واقع در آنجا حفظ می‌شود و صرفاً به شدت فشرده شده است.
بنابراین، یک غیرفشرده‌ساز ماده به بازیابی ماده به حالت اولیه کمک می‌نماید.
چگونه این امکان‌پذیر است؟ توضیح این مسئله تنها در حیطه علمی تخیلی قابل طرح است اما یکی از احتمالات این است که غیرفشرده‌ساز ماده بتواند مناطق گرانشی را در یک سیاهچاله معکوس کند، مانند اینکه در آن حفاری می‌کند تا تکه‌هایی از ماده را بیرون بکشد که سپس به عناصری قابل استفاده تبدیل می‌شوند.
رانشگر شکادوف (Shkadov Thruster)
رانشگر شکادوف یک آینه بزرگ است که در کنار یک ستاره تعبیه شده است. نور ستاره از سطح سازه منعکس می‌شود و به آن نیروی رانش پیوسته‌ای می‌بخشد.
با استفاده از این رانش، به طور بالقوه می‌توان کل منظومه ستاره‌ای را در فضا به حرکت درآورد و این یک راهکار جدید و رادیکال برای پیمودن فواصل گسترده در کهکشان به شمار می‌رود.
این مفهوم برای اولین بار توسط فیزیکدان روسی لئونید شکادوف (Leonid Shkadov) در مقاله‌ای در سال ۱۹۸۷ تحت عنوان «امکان کنترل حرکت منظومه شمسی در کهکشان» معرفی گردید.
به این نوع ابرسازه «موتور ستاره‌ای» نیز می‌گویند که یک ماشین فرضی است که می‌تواند انرژی را از منابع یک ستاره استخراج کند.
با اینکه احتمال دستیابی بشر به چنین ابرسازه‌هایی بسیار دور به نظر می‌رسد، اما الهام از این ساختارها می‌تواند به توسعه ایستگاه‌ها و پایگاه‌های فضایی در مدار زمین و همچنین در ماه و مریخ کمک کرده و انسان‌ها را به بررسی عمیق‌تر ناشناخته‌های کائنات نزدیک‌تر نماید.