宇宙文明（うちゅうぶんめい）は、地球人もしくは異星人による星間文明のこと。SFが好むテーマのひとつであるが、学術的にも、SETI（地球外知的生命体探査）の対象として研究されている。

銀河系に存在する宇宙文明の数を推量する方法として、ドレイクの方程式が知られている。
カルダシェフによる分類

1964年、ソ連の天文学者、ニコライ・S・カルダシェフは、宇宙に存在しうる技術文明を文明の進展度によって3種類に分類する「文明の三段階進化説」を提唱した[1][2][3]。この分類を一般には「カルダシェフ・スケール」[4]「カルダシェフの尺度」[5]と呼称する。端的に表現すると「エネルギー利用量のより多い文明を3段階のグループの中でより高度なグループに分類する評価方法」である。

発達した技術文明は、高度な星間通信能力（交信可能距離r[光年]と送信速度R[bps]で評価）を開発し、運用する能力を獲得するという観点からの分類である。星間通信は技術的な課題だけでなく運用に伴う莫大なエネルギー消費P[W][3]という難題を有しており、それらに対応できる文明は、各種資源の確保、エネルギーの生産、材料や部品への加工、活動領域の拡張などの文明が実現すべき目標を高度な次元で達成しているとカルダシェフはNHKの番組内で述べている[4]。
3分類について定義の引用と具体的内容

from P218

[...]Calculations show that the total quantity of energy expended by all of mankind per second at the present time is about 4×1019 erg,and[...]

In line with the estimates arrived at,it will prove convenient to classify　technologically developed civilizations in three types; �T- technological level close to the level presently attained on the earth,with energy consumption at ? 4×1019 erg/sec. �U- a civilization capable of harnessing the energy radiated by its own star(for example,the stage of successful construction of a "Dyson sphere");energy consumption at ?4×1033 erg/sec. �V - a civilization in possession of energy on the scale of its own galaxy,with energy consumption at ?4×1044 erg/sec.

Kardashev, Nikolai (1964). "Transmission of Information by Extraterrestrial Civilizations". Soviet Astronomy. 8: 217. Bibcode:1964SvA.....8..217K

（前略）推定によると今この時間に全人類が１秒間で消費したエネルギーの総量は、およそ4×1019[erg]であり、さらに・・・

（中略）

（人類のエネルギー消費は文明が続く限り増加するという）予測に基づくと技術的に発達した文明を3つの類型に分類することが便宜的だと考える。

タイプI文明
地球上において1964年当時に到達していた水準とほぼ同じの技術レベル文明のエネルギー消費量 P t y p e 1 ≈ 4 × 10 19 {\displaystyle P_{type1}\approx 4\times 10^{19}} [erg/sec]（CGS単位系での表示） = 4 × 10 12 {\displaystyle =4\times 10^{12}} [J/s]（SI組立単位での表示） = 4 × 10 12 {\displaystyle =4\times 10^{12}} [W]

タイプII文明
恒星が放出するエネルギーを利用できる文明（例えばダイソン球の建設に成功した段階）文明のエネルギー消費量 P t y p e 2 ≈ 4 × 10 33 {\displaystyle P_{type2}\approx 4\times 10^{33}} [erg/sec] = 4 × 10 26 {\displaystyle =4\times 10^{26}} [J/s] = 4 × 10 26 {\displaystyle =4\times 10^{26}} [W]

タイプIII文明
文明自体が所属する銀河規模のエネルギーを有している文明文明のエネルギー消費量 P t y p e 3 ≈ 4 × 10 44 {\displaystyle P_{type3}\approx 4\times 10^{44}} [erg/sec] = 4 × 10 37 {\displaystyle =4\times 10^{37}} [J/s] = 4 × 10 37 {\displaystyle =4\times 10^{37}} [W]
補足

カルダシェフによる定義では、化石燃料などの従来のエネルギー資源を1964年時点の地球文明が使って利用できたエネルギー量をタイプIのエネルギー使用量 P t y p e 1 {\displaystyle P_{type1}} [W]に用いている。また、タイプII、IIIの場合は「地球が太陽から受け取るエネルギー」を基準にしており、銀河系にはエネルギー源として利用できる太陽規模の恒星が1000億個（1011個）あるという前提に立っている。よって、この定義のもとでは地球の人類文明は1964年の時点でタイプIにカテゴライズされる。

BPによると、2012年度の世界の最終エネルギー消費量は原油換算で12,477[100万トン/年間]である[6]。原油の密度の逆比は1.176[kl-原油/ton-原油][7]、標準発熱量は38.28[MJ/l-原油][7]なので、2012年現在の人類の消費エネルギー P m a n 2012 {\displaystyle P_{man2012}} は

P m a n 2012 = {\displaystyle P_{man2012}=} 12,477[100万トン/年間]×106[ton/100万トン]×1.176[kl-原油/ton-原油]×103[l/kl]×38.28[MJ/l-原油]× 1 365 × 24 × 3600 {\displaystyle {1 \over 365\times 24\times 3600}} [year/s]

= {\displaystyle =} 1.282×1013[J/s] = {\displaystyle =} 12.82×1012[W]

= {\displaystyle =} 12.82×1019[erg/sec] （CGS単位系での表示）

となる。1964年当時と比較して世界のエネルギー使用量が3倍に膨れ上がってもなお、2012年現在、タイプII文明の水準からはほど遠いことが分かる。

カルダシェフの論文のテーマは、「もしも文明が生産した全てのエネルギーを星間通信に利用したとき、どれだけ遠くの文明とどれだけ高速な無線通信回線を構築できるか」という点にある（後述）。（したがって、分類に用いるエネルギー量Pには最終エネルギー使用量を用いるのがより正確と考えられる。一次エネルギー[8]消費ではロス、つまり、星間通信に用いることができないエネルギー消費もカウントしているため。）


カルダシェフは「地球のようなタイプIに分類される未熟な文明は、何光年も離れた文明にメッセージを送信しても届かないだろうが、異星人からのメッセージを受信する設備や技術は2、30年もあればできる。だから、タイプII、IIIに分類できるような高度な星間通信能力を持った文明からのコンタクトに期待して、我々人類は高性能の受信施設を建設しようではないか」と主張しているのである。

宇宙文明との星間通信

地球外の文明と情報交換を行う試みとしては、アレシボ・メッセージやボイジャー探査機のゴールデンレコード、電波望遠鏡による人工的な電波の探索などSETIプロジェクトに代表される様々な取り組みが行われてきた。

カルダシェフは、1964年に発表した論文の中で送信機の出力Pにより通信可能距離rと通信速度Rが決まることを示し、それを用いて、タイプI?IIIの文明が獲得しうる星間通信の能力について論じた。
星間通信能力

受信アンテナの入力雑音に相当する雑音温度を T N {\displaystyle T_{N}} [K]、交信距離r[m]、送信帯域幅 Δ f {\displaystyle \Delta f} [Hz]、受信アンテナの有効面積A[m2]、ボルツマン定数ｋ[J/K]とし、雑音による信号の超過が100倍ある状態が通信できる限界であると見なすと、次式が成り立つ。Table１　高度文明の持ちうる星間通信能力

100 × k T N = P A 4 π r 2 Δ f {\displaystyle 100\times kT_{N}={\frac {PA}{4\pi r^{2}\Delta f}}}