Сколько жизни может поддерживать наша галактика?

Итак, у нас есть цивилизация типа III по шкале Кардашева, и мы хотим выяснить, сколько людей она может поддерживать.

Ответ: много.

Но этого ответа недостаточно. Нам нужны цифры .

Логично начать с количества энергии, которое выделяет Млечный Путь, которое, по словам Википедии, составляет около $10^{37}W$. Это общее количество энергии, которое наша цивилизация потенциально может использовать для собственного топлива. Мы не можем напрямую подпитывать людей звездным светом, поэтому мы будем превращать его в богатую питательными веществами кашу, которой наши люди смогут питаться. (Вероятно, производят с помощью какого-то неорганического процесса, поскольку растения довольно неэффективны и используют только часть спектра, в котором доступна наша энергия.)

Конечно, преобразование энергии в пищу не будет эффективным на 100%, даже при использовании некоторых действительно продвинутых процессов для этого. Давайте предположим, что мы получаем 50% эффективности в этом процессе, и далее предположим, что мы можем использовать только 50% энергии галактики для производства продуктов питания. Это дает нам общую энергию около$2.5\times10^{37}W$.

Так сколько же это людей? Ну, каждый человек потребляет 2000 калорий в день, что равно 2324 ватт-часам (приблизительно), или среднее потребление энергии около 96,8 ватт. Разделив нашу общую энергию, доступную для потребления человеком, на количество энергии, потребляемой человеком, мы получим в общей сложности около$2.5\times10^{35}$ люди в нашей галактике .

Конечно, если время всех этих людей замедлено в 1 000 000 раз, мы можем увеличить это число до$2.5\times10^{41}$ люди в нашей галактике .

Поскольку PyRulez уже дал отличный ответ, касающийся энергетического аспекта этого вопроса, я рассмотрю его с другого подхода.

В Млечном Пути (наша галактика) 100 миллиардов планет. Если бы мы были ОЧЕНЬ хороши в терраформировании и идеальном хранении и распределении энергии, мы могли бы жить на всех из них, хотя многие планеты были бы слишком далеко от ближайшей звезды, чтобы получить достаточно энергии для жизни. Давайте исходить из того, что мы можем комфортно жить только на планетах в обитаемой зоне звезды и вращаться вокруг солнцеподобных звезд, а также быть размером с Землю. По оценкам, в нашей галактике насчитывается около 40 миллиардов таких планет. Я предполагаю, что это было бы приемлемо для терраформирования.

Трудно сказать, что мы будем есть в будущем, но сомнительно, что в ближайшее время все станут веганами. Если мы примем ваше предположение в вопросе, что Земля может поддерживать население в 10 миллиардов человек при нынешнем или ближайшем будущем питании и технологиях, и существует 40 миллиардов планет размером с Землю. Каждая из этих планет размером с Землю более или менее сможет поддерживать одинаковое количество людей.

По консервативной оценке общей численности населения, которое могло бы поддерживаться на планетах (не включая космические станции) в нашей галактике, будет 10 ^ 9 x 40 ^ 9 = 4 x 10 ^ 20.

Это, без сомнения, можно было бы улучшить с помощью более совершенных технологий преобразования энергии, жизни на космических станциях, чтобы планеты можно было использовать исключительно для производства продуктов питания и новых видов сельскохозяйственных культур.

Вместимость населения очень сильно зависит от технологий. Предел населения в Австралии увеличился из-за введения сельского хозяйства и сокращения охоты и собирательства.

Если бы людям для жизни требовалась земля, как планеты, то предел численности населения галактики был бы значительно ниже, чем если бы они могли тераформировать свою собственную среду.

Допустим, люди могли бы добывать ресурсы на астероидах, а затем строить на этих астероидах небольшие фабрики, которые скармливают космическую пыль чанам с генетически модифицированными бактериями, а затем синтезируют пищу из этих бактерий. Допустим, у людей была технология холодного синтеза, и они могли преобразовывать газообразный водород в сырую энергию и в качестве побочного продукта производить все остальные элементы, которые нам нужны. Люди могли бы систематически превращать каждый кусок мусора, плавающий в межзвездном пространстве, в автоматизированные космические станции, собирающие пыль и астроиды, чтобы увеличить производительность своих сельскохозяйственных операций. Затем они могли бы взорвать каждую звезду и планету, чтобы создать больше пыли и обломков для сбора урожая, поскольку каждая частица материи в галактике была преобразована либо в человека, либо в среду, которая их поддерживает.

Население галактики потенциально может быть невообразимым... или оно может быть относительно незначительным.

Если мы допускаем замедление времени, возможно, мы могли бы просто отправить людей прямо в Стрелец А* ближе к концу их жизни, чтобы с точки зрения остальной части галактики они никогда не умирали (давайте проигнорируем то, что происходит в их собственной жизни). точка зрения). Затем мы можем приступить к задаче преобразования массы галактик в людей. Есть около$10^{41}$кг нормальной материи в галактике (я предполагаю, что вы не можете превратить темную материю в людей), так что я думаю$10^{39}$человек может быть абсолютным верхним пределом, давая нам ~ 30 кг энергии на человека для нашей обширной программы разведения и транспортировки.