De Kardashev-schaal: hoe meet je de vooruitgang van een beschaving?
De Kardashev-schaal is een manier om te meten hoe geavanceerd een beschaving is - niet aan de hand van hoeveel ze weet, maar aan de hand van hoeveel energie ze kan gebruiken. De Russische astrofysicus Nikolai Kardashev bedacht de schaal in 1964, in de context van onderzoek naar buitenaardse signalen: hoe geavanceerder een beschaving, zo redeneerde hij, hoe meer energie ze nodig heeft en dus opwekt. Wie weet hoeveel energie een beschaving gebruikt, weet ook beter waar en naar wat voor soort signalen te zoeken.
Een simpele analogie helpt. Denk aan het verschil tussen een kaars die één kamer verlicht, een elektriciteitscentrale die een hele stad van stroom voorziet, en een systeem dat zo groot is dat het letterlijk het licht van een ster opvangt. Kardashev onderscheidde drie van zulke sprongen: een planetaire beschaving (Type I), een stellaire beschaving (Type II) en een galactische beschaving (Type III). Volgens de meeste berekeningen heeft de mensheid zelf nog niet eens Type I bereikt - we gebruiken pas een fractie van alle energie die op aarde beschikbaar is.
Wat is het precies?
Kardashev onderscheidde drie niveaus, elk vele miljarden keer krachtiger dan het vorige. Een Type I-beschaving beheerst alle energie die op haar thuisplaneet beschikbaar is: ongeveer 1016 tot 1017 watt, vergelijkbaar met de totale hoeveelheid zonlicht die de aarde ontvangt. Een Type II-beschaving gaat een stap verder en benut de volledige energieproductie van haar eigen ster, zo'n 1026 watt - het vermogen van de zon. Het bekendste concept hierbij is de Dyson-sfeer, bedacht door natuurkundige Freeman Dyson in 1960: een megastructuur, of eerder een zwerm van objecten, rond een ster die vrijwel al haar straling opvangt en bruikbaar maakt. Een Type III-beschaving tot slot beheerst de energie van een heel sterrenstelsel, in de orde van 1036 tot 1037 watt - het gecombineerde vermogen van honderden miljarden sterren.
Omdat de sprongen tussen de niveaus zo enorm zijn, is de schaal in feite logaritmisch: elke stap staat niet voor een beetje meer energie, maar voor een factor van miljarden. Om ook tussenliggende posities te kunnen aanduiden, stelde astronoom Carl Sagan in 1973 een formule voor waarmee je een civilisatie een fractionele score kunt geven op basis van haar exacte energieverbruik in watt. Volgens die berekening scoort de mensheid momenteel rond de 0,7 - we zijn dus, energetisch gezien, nog altijd geen volwaardige Type I-beschaving, laat staan Type II of III.
Wat wil men ermee bereiken?
De Kardashev-schaal is geen technologie die je kunt bouwen, maar een denkkader. Het werd oorspronkelijk ontwikkeld binnen SETI-onderzoek (Search for Extraterrestrial Intelligence, het zoeken naar tekenen van buitenaards leven) om te bepalen wat voor soort signalen of sporen - zogeheten technosignaturen - je zou kunnen verwachten van een sterk gevorderde beschaving. Een Type II-beschaving met een Dyson-sfeer zou bijvoorbeeld minder zichtbaar licht uitstralen dan verwacht, maar juist veel meer warmte (infraroodstraling), omdat de opgevangen sterenergie na gebruik als restwarmte weer wordt uitgestoten.
Daarnaast fungeert de schaal als filosofisch en futuristisch hulpmiddel: het dwingt ons na te denken over de langetermijngrenzen van technologische en energetische groei, over duurzaamheid op planetaire schaal, en over hoe een beschaving er over eeuwen of millennia uit zou kunnen zien. Voor sciencefictionschrijvers en toekomstdenkers is het een populair referentiekader gebleven, al blijft het vooral speculatief.
Voorbeelden uit de praktijk
Hoewel de Kardashev-schaal zelf theoretisch is, heeft ze wel degelijk concreet onderzoek geïnspireerd.
Kardashevs oorspronkelijke paper (1964) verscheen in het Sovjet-tijdschrift Astronomicheskii Zhurnal en legde de basis voor decennia aan speculatie over meetbare tekenen van buitenaardse technologie.
Het G-HAT-project (2015), geleid door astronoom Jason Wright van Penn State University, doorzocht data van de WISE-ruimtetelescoop (Wide-field Infrared Survey Explorer) bij zo'n 100.000 sterrenstelsels op ongewone infraroodoverschotten die zouden kunnen wijzen op Dyson-sferen. Er werden geen overtuigende kandidaten gevonden.
Tabby's Ster (KIC 8462852) zorgde in 2015 voor wereldwijde ophef. De ster, ontdekt via de Kepler-ruimtetelescoop en opgemerkt door astronome Tabetha Boyajian en vrijwilligers van het burgerwetenschapsproject Planet Hunters, vertoonde onregelmatige en diepe dimmingen in helderheid. Jason Wright opperde destijds voorzichtig dat een Dyson-zwerm een mogelijke, zij het niet de meest waarschijnlijke, verklaring kon zijn. Vervolgonderzoek, gepubliceerd in 2018 door Boyajian en collega's, wees uiteindelijk op stofwolken als meest logische oorzaak.
Breakthrough Listen, gelanceerd in 2015 en gefinancierd door investeerder Yuri Milner in samenwerking met het Berkeley SETI Research Center, is een lopend programma van honderd miljoen dollar dat radiogolven en optische signalen van sterren en sterrenstelsels scant op tekenen van technologische activiteit.
Hoe ver is de techniek?
Het is belangrijk te benadrukken dat de Kardashev-schaal zelf geen technologie is die “verder ontwikkeld” kan worden - het is een classificatiekader. Wat wel te meten valt, is de voortgang van het onderzoek dat er gebruik van maakt. Tot op heden is er geen enkele bevestigde waarneming van een Type I-, II- of III-beschaving; alle gemelde anomalieën, zoals Tabby's Ster, bleken bij nader onderzoek een natuurlijke verklaring te hebben.
De mensheid zelf wordt, op basis van Sagans formule en actuele wereldwijde energieconsumptie, ingeschat op ongeveer 0,7 tot 0,75 op de schaal. Er bestaat ook kritiek op het model. Natuurkundige John Barrow stelde in 1998 een alternatieve schaal voor, gebaseerd niet op energieverbruik maar op de mate waarin een beschaving controle heeft over materie op steeds kleinere schaal - van hele planeten tot atomen en subatomaire deeltjes. Critici wijzen er verder op dat de Kardashev-schaal geen rekening houdt met mogelijke toekomstige efficiëntiewinsten: een beschaving zou door slimmere technologie of verregaande automatisering en informatieverwerking veel geavanceerder kunnen worden zonder evenredig meer energie te verbruiken. De schaal blijft daarmee vooral een ruw, energiegericht denkmodel, geen exacte meetlat.
Wie werken eraan?
Het onderzoek dat aansluit bij de Kardashev-schaal wordt vooral gedragen door instellingen binnen het SETI-veld. Het SETI Institute in Mountain View, Verenigde Staten, is al decennia een centrale speler in de zoektocht naar buitenaardse signalen. Breakthrough Initiatives, en specifiek het programma Breakthrough Listen, wordt uitgevoerd vanuit het Berkeley SETI Research Center aan de University of California, Berkeley. Astronoom Jason Wright leidt het Penn State Extraterrestrial Intelligence Center (PSETI) aan Pennsylvania State University en is een van de meest actieve onderzoekers op het gebied van technosignaturen. Ook NASA heeft zich formeel met het onderwerp beziggehouden, onder meer via een technosignature-workshop in 2018 waarin wetenschappers bespraken hoe toekomstig onderzoek het beste vorm kon krijgen. Veel van dit werk steunt op data van ruimtetelescopen zoals Kepler, WISE, TESS en de James Webb-ruimtetelescoop.