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A Física das Civilizações Extraterrestres, Quão avançadas elas poderiam ser?

A Física das Civilizações Extraterrestres, Quão avançadas elas poderiam ser
1ª. Parte
Em seus últimos anos, Carl Sagan fez, em uma ocasião a seguinte pergunta: “Que significa para uma civilização ter a idade de um milhão de anos? Nós obtivemos radiotelescópios e naves espaciais há apenas umas poucas décadas; nossa civilização técnica tem apenas umas poucas centenas de anos... Uma civilização avançada de milhões de anos está muito mais longe de nós do que nós estamos de um pequeno arbusto na forma de um símio”.

Ainda que qualquer conjectura sobre tais civilizações avançadas seja só uma especulação, penso que podemos usar as leis da Física para estabelecer os limites superiores e inferiores destas civilizações.
Em particular, agora que as leis no campo da Teoria Quântica, Relatividade Geral, Termodinâmica, etc., estão bastante bem estabelecidas, a Física pode impor amplos limites físicos os quais restringem os parâmetros destas civilizações.
Esta pergunta não vai mais além de uma frívola especulação. Dentro de pouco, a humanidade pode sofrer um choque existencial quando a atual lista de uma dezena de planetas extra-solares do tamanho de Júpiter cresça a centenas de planetas do tamanho da Terra, gêmeos quase idênticos de nosso lugar celeste.
Estamos iniciando o uso de uma nova classe de telescópio, O telescópio espacial de interferometria, o qual usa a interferência de os raios de luz para amplificar O poder de resolução de os telescópios.
Por exemplo, a Missão de Interferometria Espacial (Space Interferometry Mission o SIM) consta de múltiplos telescópios situados ao largo de uma estrutura de 10 metros. Com uma resolução sem precedentes aproximando-se do limite físico da óptica. O SIM é tão sensível que quase desafia a imaginação: orbitando a Terra, pode detectar o movimento de uma lanterna agitada por um astronauta em Marte!
O SIM, ademais, pavimentará o caminho para o Buscador de Planetas Terrestres (Terrestrial Planet Finder), que deverá identificar ainda mais planetas similares a Terra. Este poderá analisar as 1.000 estrelas mais brilhantes em um raio de 50 anos luz desde Terra e se centrará nos 50 a 100 sistemas planetários mais brilhantes.
Tudo isto estimulará um esforço ativo em determinar se algum deles pode albergar vida, talvez alguns com civilizações mais avançadas que a nossa.
Ainda que seja impossível predizer as características exatas de tais civilizações avançadas, podemos analisar seus limites usando as leis da Física. Não importa quantos milhões de anos nos separem deles, eles devem obedecer também às leis “de ferro” da Física, as quais estão já o bastante avançadas para explicar muito, desde as partículas subatômicas até a estrutura em enorme escala do Universo.

A Física das civilizações de Tipo I, II, e III
Em concreto, podemos classificar as civilizações por seu consumo de energia, usando os seguintes princípios:

1) As leis da termodinâmica: inclusive uma civilização avançada está limitada pelas leis da termodinâmica, especialmente pela Segunda Lei, e pode, portanto ser classificada pela energia de que dispõe.

2) As leis da matéria estável: a matéria bariônica (baseada em prótons e nêutrons) tende a reunir-se em três grandes agrupamentos: planetas, estrelas e galáxias. Isto está bem definido pelo produto da evolução galáctica e estrelar, fusão termonuclear, etc.

3) As leis da evolução planetária: qualquer civilização avançada deve incrementar seu consumo de energia mais rapidamente que a freqüência de catástrofes que ameacem a vida (por exemplo, impactos de meteoritos, glaciações, supernovas, etc.). Se crescem mais lentamente, estão condenados à extinção. Isto marca O limite inferior para a taxa de crescimento de estas civilizações.

Em um artigo original publicado em 1964 no Journal of Soviet Astronomy, o astrofísico russo Nicolai Kardashev teorizou que as civilizações avançadas devem estar agrupadas de acordo com três tipos: Tipo I, II, e III, as quais chegaram a dominar as formas de energia planetária, estrelar e galáctica, respectivamente. Kardashev calculou que o consumo de energia destes três tipos de civilização estariam separados por um fator de muitos milhares de milhões. Porem, que tempo levará alcançar a situação de Tipo II e III?.

O astrônomo de Berkeley Don Goldsmith nos recorda que a Terra recebe ao redor de uma bilionésima parte da energia do Sol, e que os humanos utilizam só uma milionésima parte desta. De modo que consumimos ao redor de uma trilhonésima parte da energia total do Sol. Na atualidade, a produção energética total de nosso planeta é aproximadamente de 10 trilhões de ergs por segundo. Porém nosso crescimento energético aumenta de forma exponencial, e, portanto podemos calcular quanto nos levaria alcançar a situação de Tipo II ou III.

Goldsmith disse: “Veja quão longe chegamos no uso da energia uma vez que compreendemos como manipular, como obter combustíveis fósseis e como criar energia elétrica a partir da força da água, e assim sucessivamente; temos aumentado nosso uso de energia em uma quantidade extraordinária em apenas um par de séculos comparado com os milhares de milhões de anos de existência de nosso planeta... e da mesma forma poderia isto se aplicar a outras civilizações”.

O físico Freeman Dyson estima que, em um prazo não maior do que 200 anos, deveríamos alcançar plenamente a situação de Tipo I. Deste modo, crescendo a uma modesta taxa de 1% por ano, Kardashev estimou que levaríamos 3.200 anos para alcançar a situação de Tipo II, e 5.800 anos a situação de Tipo III.

Por exemplo, uma civilização de Tipo I é plenamente planetária, dominou a maioria de formas de energia de seu planeta. Sua produção de energia pode estar em ordem de milhares de milhões de vezes a produção atual de nosso planeta. Mark Twain disse uma vez: ”Todo mundo se queixa do clima, porém ninguém faz nada para mudá-lo“. Isto poderia mudar com uma civilização de Tipo I, a qual tenha suficiente energia para modificar o clima. Também teriam suficiente energia para alterar o rumo de terremotos, vulcões, e construir cidades nos oceanos.

Atualmente, nossa produção de energia nos qualifica para o estado de transição do Tipo 0 para a consolidação do Tipo I. Derivamos nossa energia não do aproveitamento de forças globais, mas da combustão de plantas mortas (por exemplo, petróleo e carbono). Porém, já podemos ver as sementes de uma civilização de Tipo I. Vemos o começo de uma linguagem planetária (Inglês), um sistema de comunicação planetário (Internet), uma economia planetária (a força da União Européia, por exemplo), e inclusive os começos de uma cultura planetária (meios de comunicação, TV, música rock, e cinema).

Por definição, uma civilização avançada deve crescer mais rápido que a freqüência de catástrofes que ameacem a vida. Como o impacto de um grande meteorito ou cometa tem lugar uma vez a cada poucos milhares de anos, uma civilização de Tipo I deve dominar a viagem espacial para desviar os escombros em um lapso de tempo que elimine o problema. As glaciações têm lugar em uma escala temporal de dezenas de milhares de anos: então civilização de Tipo I deve aprender a modificar o clima dentro deste marco temporal.
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