Einreisebestimmungen für eine Zivilisation des Typs n

Ich habe viel Zeit damit verbracht, über diese und verwandte Probleme nachzudenken. Das Puzzle, das durch die multidimensionalen Verknüpfungen zwischen Wachstum und technologischem Fortschritt entsteht, war schwer zu knacken. Sie können die Giganten auf dem Gebiet des Wachstums nachschlagen, wie Solow , Ramsey , Simon , Harrod , sowie die New Growth Theory .

Grenze der Produktionsmöglichkeiten

Ich bin zu dem Schluss gekommen, dass der beste Rahmen, um über dieses Thema nachzudenken, die Verwendung einer erweiterten Grenze der Produktionsmöglichkeiten (auch PPC) ist.

Ich habe mich dafür entschieden, weil es den Unterschied zwischen Effizienzverbesserungen bestehender Technologien (die Sie bestenfalls zum PPC führen können) und der Umstellung auf neue PPFs durch die Entdeckung und Implementierung neuer Technologien veranschaulicht.

Hier ist ein praktisches Beispiel (beachten Sie die umgekehrte Y-Kostenskala):

General Purpose Technologies als Gamechanger

Das sollte selbstverständlich sein, aber in Wirklichkeit ist diese Grenze eine Hypersphäre. The Hypersphere of Human Possibility, wenn man es ein bisschen großspurig klingen lassen will. Stellen Sie sich neue Technologien als kleine Nadeln vor, die an der Grenze nach außen drängen. Jetzt sind die meisten Technologien (z. B. die kleinen Kaffeehalter aus Pappe bei Starbucks) nicht so wirkungsvoll und verschieben die Grenze nur lokal ein wenig nach außen. Andere Technologien wie Verbrennungsmotor, Elektrizität oder Computer sind anders – diese Technologien sind praktisch unbegrenzt anwendbar – sie können die Grenzen in viele Richtungen gleichzeitig und um ein Vielfaches verschieben.

Noch interessanter ist, dass ein solcher Gamechanger den Weg zu einem anderen öffnen kann. Verbrennungsmotoren wurden verwendet, um billigen Strom zu erzeugen, und schließlich wurde billiger Strom verwendet, um empfindliche elektrische Geräte wie Computer zu bauen. Computer wurden dann verwendet, um bessere Verbrennungsmotoren, Stromverteilungsnetze, bessere Computer usw.

Sichtbarkeit neuer technologischer Möglichkeiten

Die grundlegende Frage ist, ob es jemals abnehmende Grenzerträge für neue technologische Forschung geben wird.

Mit anderen Worten, war es nur blindes Glück, dass jeder Spielwechsler das PPF für den Zugriff auf den nächsten PPF-erweiternden Spielwechsler geöffnet hat, oder ist diese verstärkende Natur ein fester Bestandteil des menschlichen Fortschritts? Mit anderen Worten, ist es möglich, dass wir einen Bereich erreichen, in dem der nächste Gamechanger für immer außerhalb der Reichweite unserer fortschrittlichsten PPF liegt, etwa so, wie die Fusionskraft immer 50 Jahre entfernt zu sein scheint? Dies könnte der Fall sein, wenn einige technologische Erkenntnisse beispielsweise einen IQ erfordern, der außerhalb der Reichweite des Menschen liegt, oder Energiedichteniveaus, die mit der fortschrittlichsten Technologie unerreichbar sind.

Unsere bisherige Geschichte scheint darauf hinzudeuten, dass wir bei sinkenden Erträgen weit, weit davon entfernt sind, sie zu erreichen. Der Schlüsselbegriff hierbei ist die Sichtbarkeit neuer Technologien . Denken Sie zum Beispiel an die brillanten Einsichtssprünge, die ein Genie erreichen kann: Leonardo Da Vinci konnte Konzepte verwenden, die in seiner Welt vorhanden sind, um sich Flugmaschinen und Panzer vorzustellen, Konzepte, die Jahrhunderte über der energetischen Fähigkeit seiner Gesellschaft liegen, sie umzusetzen. Trotzdem waren diese für Da Vinci sichtbar.

Im Gegensatz dazu hatte Da Vinci, egal wie brillant er war, buchstäblich keine Chance, die Quantenchromodynamik zu erfinden, weil die vorausgesetzten intellektuellen Ressourcen außerhalb seines PPF lagen. Erst durch den Einsatz energieintensiverer Mittel der Realitätsmanipulation und -messung wurde die Entdeckung der subtilen Aspekte der Realität, die in QCD verkörpert sind, buchstäblich vorstellbar. QCD war für Da Vinci unsichtbar. Damit sind wir endlich in der Lage, Ihre Frage zu beantworten.

Neue technologische Fortschritte und Aussichtspunkte auf dem Weg zu Kardashev Level I

Das Erreichen des Kardashev-Typs I (10¹⁶W) ist ein äußerst ehrgeiziges Ziel, da es bedeuten würde, unsere derzeitigen Energieressourcen um den Faktor 10.000 zu steigern. Das liegt bereits so weit außerhalb unseres PPF, dass es kaum noch vorstellbar ist. Wie würde die Welt aussehen, wenn wir ceteris paribus statt eines durchschnittlichen US-Stromverbrauchs von 10,0 kW (der im Wesentlichen an der aktuellen Grenze liegt) durchschnittlich 100,0 MW hätten? Im Wesentlichen hätten Sie die Kraft eines Flugzeugträgers der Nimitz-Klasse in den Händen von Joe Everybody, und das berücksichtigt nicht zukünftige Effizienzgewinne, die wahrscheinlich ebenfalls beträchtlich sein werden. Denken Sie darüber nach, die Macht, die die mächtigste Nation auf dem Planeten ausübt (es gibt nur etwa ein Dutzend dieser Giganten auf der Welt), wäre in den Fingerspitzen eines durchschnittlichen Joe.

Das allein wäre ein größerer Sprung, als wir ihn bisher in der gesamten Geschichte gemacht haben: Von einem Grundumsatz von 100 W erreichten wir an der Grenze 10.000 W, die größtenteils zum Antrieb von Industriemaschinen und Roboterhelfern verwendet wurden. In Wirklichkeit würde ceteris paribus natürlich nicht gelten, so dass zum Beispiel die menschliche Bevölkerung wahrscheinlich stark zunehmen wird, bevor wir Kardashev I erreichen, so dass der Pro-Kopf-Betrag wahrscheinlich niedriger sein wird, wenn wir diese Schwelle erreichen, obwohl Ungleichheiten in der Verteilung dies bedeuten könnten Einzelpersonen könnten früher Zugang zu Ebenen haben, die weit darüber liegen.

Derzeit gibt es eine explodierende PPF-Dimension, in der die Expansion seit Jahrzehnten nicht verlangsamt wurde:

Die Auswirkungen dieses unerbittlichen Fortschritts in der knappsten Ressource von allen, nämlich der Intelligenz, sind sicherlich gewaltig, doch ihr wahres Ausmaß und die neuen Aussichtspunkte, die sie mit Sicherheit eröffnen werden, bleiben unergründlich. Selbst ein nur geringfügig menschenähnlicher künstlicher Spezialintellekt würde alles verändern, wahrscheinlich mehr als alle vorherigen Revolutionen zusammen.

Selbst auf dem Weg zu KI gibt es also bahnbrechende Zukunftstechnologien, die wir im Blick haben, wie z. B. Fusionskraft, kompetente dedizierte sowie Allzweck-KIs und vollwertige Nanotechnologie. Alle drei sind massive Wendepunkte in den Dimensionen Energie, Wissen und Fertigung, was ihre relativ einfache Sichtbarkeit aus unserer Sicht erklären könnte. Es gibt sicher noch unzählige andere, die unsichtbar bleiben, darunter einige Gamechanger.

Keine dieser Technologien ist buchstäblich erforderlich, um Kardashev-I zu erreichen (wie das OP erwähnt, könnten wir es theoretisch mit etwas Ähnlichem wie der aktuellen Technologie erreichen), aber es ist äußerst unwahrscheinlich, dass dies mit massiven Steigerungen der verfügbaren Energie und den neuen Vorteilen, die sich eröffnen, möglich ist Solche Innovationen werden nicht weiterverfolgt, da sie in diesem neuen Kontext als niedrig hängende Früchte erscheinen werden. Nachdem sie verfolgt wurden, werden sie einen positiven Kreislauf eröffnen, der neue Gewinne bei der Energiegewinnung, besseren Berechnungen usw. ermöglicht, wodurch wiederum andere potenzielle Technologien als niedrig hängende Früchte erscheinen, und zwar bis ins Unendliche oder bis die Grenzrendite 0 wird .

Die Skalen sind für jede Komponente, die Sie erwähnen, ziemlich ähnlich: Wenn Sie all diese Felder besser verstehen, können Sie einfach immer mehr Energie nutzen.

Die Felder, die Sie erwähnen, haben eine Art Grundordnung. Technik ist ohne Physik unmöglich; Physik ist ohne Mathematik nicht möglich (wie viele der Soft Sciences). Im Wesentlichen gilt: Je größer Ihr Verständnis von Mathematik ist, desto mehr Energie können Sie nutzen.

Anders ausgedrückt, Sie können Einstein und Newton und all die berühmten Physiker haben und ihre Gehirne kombinieren, aber wenn Sie nicht auch einige Mathematiker haben, die ihre Prinzipien ausarbeiten, können Ihre Wissenschaftler nichts Bedeutendes tun.

Für mich sind die "weichen" Wissenschaften hier nicht so notwendig. Bei Energie dreht sich alles um Physik, nicht um Menschen: Zu wissen, wie jemandes Gehirn die ganze Physik versteht und sich daran erinnert, wird Ihnen nicht dabei helfen, einen riesigen Sternengenerator zu bauen. Der Rest wird sich mit ähnlicher Geschwindigkeit entwickeln, wobei jedoch die spezialisierteren/weniger grundlegenden Bereiche etwas hinterherhinken. Hinzu kommt, dass die Fähigkeit zur Energienutzung niemals über das Niveau der Ingenieurskunst hinausgehen kann, da die Energienutzung auf Ingenieurskunst beruht, und wird wahrscheinlich dem Muster folgen, etwas hinterherzuhinken. Zur Vereinfachung stelle ich ein Balkendiagramm zur Verfügung:

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D|
e|   |
v|   |
e|   |        |
l|   |        |
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p|   |        |           |
m|   |        |           |               |
e|   |        |           |               |
n|   |        |           |               |
t|   |        |           |               |
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 +-------+---------+-------------+-----------------+
   Maths   Physics   Engineering   POWER HARNESSED

Wenn wir einige Linien darüber ziehen, um die Kardashev-Ebenen darzustellen, können wir sehen, dass es sogar möglich ist, dass eine Zivilisation Mathematik hat, die eine oder möglicherweise sogar zwei Ebenen über der Ebene ihrer Zivilisation liegt:

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D|---------------------------------------------------- Kardashev III
e|   
v|   |
e|   |
l|   |        |
o|   |        |           
p|---|--------|-----------|--------------------------- Kardashev II
m|   |        |           |
e|   |        |           |               |
n|   |        |           |               |
t|---|--------|-----------|---------------|----------- Kardashev I
 |   |        |           |               |
 +-------+---------+-------------+-----------------+
   Maths   Physics   Engineering   POWER HARNESSED

Dies erklärt Ihren Star Trek-Punkt: Vielleicht wurden die Technologien, die es ihnen ermöglichen, so schnell durch das Universum zu flitzen, durch Physik und Technik verfeinert, sodass sie nicht wirklich so viel Energie verbrauchen: Daher ist die erforderliche Energie immer noch in ihrer Macht verfügbar ernten. Sie waren in der Lage, diese Technologie zu verfeinern, weil sie über Kenntnisse in Physik und Technik verfügen, die fortgeschrittener sind als ihre Fähigkeit, Energie zu nutzen. Wahrscheinlich haben sie ihre Wissenschaftler dazu gebracht, interstellare Reisen zu entwickeln, anstatt Energie zu erzeugen.

_{Und ja, ich bin stolz auf meine ASCII-Balkendiagramme.}

Viele Strukturen lassen sich nicht sehr gut skalieren. Eines der klassischsten Probleme ist das Quadratwürfelgesetz, das die Fähigkeit einer Entität einschränkt, über eine bestimmte Größe hinaus zu wachsen. Wenn es größer sein will, muss es weniger Dichte haben. Eine geringere Dichte macht einen jedoch für alle Arten von Physik (wie Sandstürme) inakzeptabel.

Abweichend von der Antwort von ArtOfCode würde ich argumentieren, dass je größer eine Gesellschaft wird, desto schwieriger werden ihre weichen und harten Wissenschaften zu unterscheiden. Die weichen Wissenschaften müssen stärker kodifiziert werden (wie die harten Wissenschaften), um sicherzustellen, dass die Botschaften der weichen Wissenschaften nicht durch die schwächeren Verbindungen verzerrt werden, die mit einer geringeren Dichte verbunden sind. In der Zwischenzeit müssen die harten Wissenschaften immer komplizierter werden, bis sie anfangen, wie weiche Wissenschaften auszusehen. Werfen Sie zum Vergleich einen Blick auf eine naive CFD-Anwendung, die Navier-Stokes auf einem festen Raster verwendet. Es ist ein sehr wissenschaftlicher Ansatz. Sehen Sie sich jetzt ein modernes Hochleistungs-CFD an, das entwickelt wurde, um echte Fragen zum Luftstrom durch Turbinen zu beantworten. Sie verwenden oft Dinge wie Vortex Energy-Modelle, die, wenn Sie darüber lesen,

Betrachten Sie als Beispiel eine Facette einer Zivilisation: Zusammensetzungen:

• Klasse < I: Wir spielen mit Verbundwerkstoffen, aber Stahl und Beton bilden immer noch das Rückgrat der Konstruktion unserer Zivilisation. Man könnte argumentieren, dass sowohl Stahl als auch Beton Verbundwerkstoffe sind, aber sie sind sehr einfach.
• Klasse I: Es ist wirklich schwer, Klasse I zu erreichen, indem man tatsächlich die gesamte Energie verbraucht, die auf Ihren Planeten trifft. Es ist viel einfacher, in den Weltraum zu greifen und dort Sonnenkollektoren aufzubauen. Stahl ist hier gut, aber es ist mühsam, ihn in großen Mengen vom Planeten zu holen, also würden Sie das nutzen, was Sie zur Verfügung haben. Da es unwahrscheinlich ist, dass wir genügend eisenhaltige Asteroiden finden werden, um dies zu erreichen, werden wir uns weniger nützlichen Materialien zuwenden und sie nützlich machen müssen. Verbundwerkstoffe sind eine großartige Möglichkeit, um die besten Eigenschaften mehrerer Materialien zu erzielen, daher wird dies hier zu einer Notwendigkeit.
• Klasse II: Wenn Sie anfangen, über Dyson-Kugeln zu sprechen, stoßen Sie wirklich an die Grenzen der Zugfestigkeit Ihrer Materialien. Sie beginnen, Verbundwerkstoffe zu benötigen. Sie brauchen auch einen guten Weg, um all dieses Material zu verwalten, weil Sie nicht einfach eine moderne amerikanische Dichte von Menschen überall herum haben können (es fängt wieder an, gegen das Quadratwürfelgesetz zu verstoßen). Dementsprechend braucht man nicht nur Komposite, sondern man braucht Komposite, die sich selbst heilen, wie der Schmelz unserer Zähne.
• Klasse III: An diesem Punkt beginnt die schiere Anzahl der benötigten Atome zu einem begrenzenden Faktor zu werden, der uns zu noch spärlicheren Ansätzen treibt. Ich kann mir nicht einmal vorstellen, welche Art von Materialien hier benötigt werden, Netze aus Weltraumstaub oder dünne Ranken aus dunkler Materie. Einfach keine Ahnung.

Oder denken Sie an Biologie:

• Klasse < I: Biologie ist ordentlich. Wir lernen viel daraus.
• Klasse I: Wir müssen unsere Biologie wirklich verstehen, weil wir anfangen, das Ökosystem zu werden , anstatt ein Teil davon zu sein.
• Klasse II: Biologie wird jetzt zu einer Kunstform, der feinen Kunst, die sich selbst reparierenden Strukturen zu konstruieren, indem wir das verwenden, was wir aus einigen Millionen Jahren Evolution verstehen. Biologische Konstrukte zeigen hier buchstäblich Zeichen der einzelnen Gruppen, die sie hergestellt haben, denn sie sind eine Kunst, keine Wissenschaft.
• Klasse III: Die Biologie wird zu nichts anderem als einer Arbeitsplattform für eine größere Theorie, die über die leeren Lichtjahre hinweg biologisch ähnliche Kreaturen erschaffen kann. Niemand verwendet tatsächlich Aminosäuren, aber möglicherweise sind einige Informationen darüber gespeichert, wie sie einst funktionierten.

Wer braucht Weiterentwicklung? Errichten Sie in Sonnensystemen eine Menge Basen auf Typ 1,5-2-Ebene und bauen Sie sie weiter auf, und Sie können eine Gesellschaft des Typs 2-2,5 erhalten. Und auch auf der Kardashev-Skala sollte die genutzte Energie damit multipliziert werden, wie effizient sie die Energie nutzen (dh wie viel Arbeit sie erledigen können), also tragen Hightech-Geräte mit geringem Stromverbrauch erheblich dazu bei.