W latach 40. XX wieku węgiersko-amerykański naukowiec John von Neumann opracował teorię matematyczną, w jaki sposób maszyny mogą się bez końca odtwarzać. Ta praca zrodziła ideę „sond von Neumanna”, klasy samoreplikujących się sond międzygwiezdnych (SRP), które można wykorzystać do wszystkiego - od eksploracji Wszechświata po zasianie go życiem i interweniowanie w ewolucję gatunków.
Niektórzy naturalnie sugerują, że będą to badania skoncentrowane na SETI, które pociągałyby za sobą poszukiwanie oznak samoreplikujących się statków kosmicznych w naszej galaktyce. Ale jak zawsze w przypadku takich propozycji, paradoks Fermi ostatecznie potwierdza się, zadając odwieczne pytanie - „Gdzie są wszyscy?” Jeśli istnieją obce cywilizacje, dlaczego nie znaleźliśmy żadnych dowodów na ich SRP?
Według Duncana H. Forgana, naukowca z University of St. Andrews 'Centre for Exoplanet Science w Wielkiej Brytanii, odpowiedź może być taka, że sondy te ostatecznie przekształcą się w sondy drapieżne (inaczej beserkery) i ostatecznie same się zniszczą. Forgan przedstawił ten argument w badaniu zatytułowanym „Zachowanie drapieżnika w samoreplikujących się sondach międzygwiezdnych”, które niedawno pojawiło się w przedruku online.
Pomysł maszyn samozmiennych jest od dawna uświęcony, a referencje sięgają XVII-wiecznego filozofa René Descartesa. Według popularnej anegdoty Kartezjusz opowiadał szwedzkiej królowej Christinie, że ludzkie ciało jest maszyną. Królowa rzekomo wskazała na pobliski zegar i rozkazała Kartezjuszowi, „dopilnować, aby odtwarza potomstwo”.
Jednak to John von Neumann jako pierwszy zaproponował koncepcyjne ramy dla maszyny kinematycznej, która byłaby w stanie sama się replikować. Podczas serii wykładów, które wygłosił w 1948 i 1949 roku, podzielił się swoją koncepcją maszyny, która wykorzystywała magazyn części zamiennych do budowy identycznych maszyn w oparciu o program przechowywany na taśmie pamięci.
Po zakończeniu asembler kopiuje zawartość taśmy pamięci na kopię duplikatu, co następnie rozpoczyna budowę innej maszyny opartej na tym samym identycznym projekcie. Pomysły te zostaną później spopularyzowane w artykule, który ukazał się w numerze z 1955 r Amerykański naukowiec, zatytułowany „Człowiek widziany jako maszyna” (napisany przez innego znanego węgiersko-amerykańskiego naukowca, Johna G. Kemeny'ego).
Von Neumann dopracuje później tę propozycję, opracowując model samoreplikatora oparty na automatach działających na poziomie komórkowym, replikujących się wykładniczo i nieskończenie. Richard Feynman rozwinąłby ten pomysł swoim wykładem na spotkaniu American Physical Society (APS) w Caltech w 1959 r. „Jest mnóstwo miejsca na dole”.
Ten wykład zainspiruje Erica K. Drexlera (często nazywanego „ojcem nanotechnologii”) do zaproponowania swojego pomysłu na asemblery molekularne w jego słynnej książce z 1986 roku Silniki stworzenia: nadchodząca era nanotechnologii. Te i inne badania wykazały, że nieskończenie powtarzające się maszyny były możliwością, co naturalnie zrodziło pogląd, że zaawansowana inteligencja pozaziemska (ETI) już to zrobiła.
To tutaj pojawia się kwestia SRP i paradoksu Fermiego. Jak wyjaśnił dr Forgan do Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej:
„Głównym założeniem jest to, że jeśli uda się stworzyć SRP, powinny one być w stanie zbadać Galaktykę za około 10-100 milionów lat. Jest to o wiele mniej niż wiek Ziemi, więc wszystkie rzeczy są równe, jeśli uda się stworzyć SRP, istnieje szansa, że Galaktyka byłaby w pełni zbadana wiele razy, a sonda powinna być teraz w Układzie Słonecznym. Ale tego nie widzimy! Dlaczego więc nie widzimy oznak SRP? ”
Rzeczywiście ważne pytanie, które zdaniem niektórych naukowców zostało rozwiązane, gdy „Oumuamua przepłynął nasz Układ Słoneczny. Po przeanalizowaniu jego dziwnego zachowania, Shmuel Bialy i profesor Abraham Loeb z Harvard-Smithsonian Institute for Theoretical Computation (ITC) słynnie zaryzykowali, że „Oumuamua może być żaglem słonecznym lub pozostałościami międzygwiezdnej sondy.
Niestety późniejsza analiza wykazała, że ten tajemniczy obiekt był najprawdopodobniej fragmentem zdezintegrowanej komety. Choć dla wielu było to powodem do rozczarowania, sposób, w jaki „Oumuamua tak bardzo zainspirował sposób prowadzenia badań, był imponujący. Podkreślono także, jak trudne jest poszukiwanie dowodów ETI. Dlatego teoria, którą testował Forgan, jest tak pociągająca.
Czy to możliwe, że nie widzimy dowodów ETI, ponieważ dowody te aktywnie się usuwają (przynajmniej jeśli chodzi o SRP)? Aby przetestować tę teorię, dr Forgan zastosował modele oparte na równaniach Lotki-Volterry (czyli równania drapieżnik-ofiara) do teoretycznej populacji SRP. Te równania są zwykle używane do opisania dynamiki układów biologicznych, w których oddziałują dwa gatunki.
W tym przypadku równania zmieniono, aby opisać, co by się stało, gdyby niektóre z tych sond zaczęły działać w amoku i zaczęły konsumować własne. Jak wyjaśnił Forgan:
„Jednym z rozwiązań braku SRP jest to, że SRP mutują podczas rozmnażania i ewoluują w wiele gatunków. Jeśli jeden gatunek żeruje na innych sondach, wówczas można zmniejszyć całkowitą populację i wysiłek poszukiwawczy może się nie powieść. Badałem to rozwiązanie przy użyciu klasycznych modeli ekologicznych drapieżników-ofiar, które nigdy wcześniej nie były stosowane w skali międzygwiezdnej. To trochę tak, jak studiowanie ekologii wielu wysp, a drapieżnikami i ofiarami są ptaki, które mogą latać na pobliskie wyspy. ”
Na szczęście (lub niestety, w zależności od twojego punktu widzenia), wyniki symulacji Forgana wykazały, że jeśli niektóre SRP będą działać nieprawidłowo i zaczną zachowywać się jak sondy beserkera, to nie wpłynie to drastycznie na całą populację. Krótko mówiąc, sondy „zdobycz” znalazłyby sposoby na przetrwanie, w dużej mierze dzięki ich zdolności do rozmnażania się.
„Odkryłem, że całkowita populacja sond może pozostać bardzo wysoka, nawet przy obecności drapieżników”, powiedział. „Wydawało się, że jest to prawdą bez względu na założenia, które poczyniłem na temat„ głodności ”drapieżników lub tego, jak sondy poruszały się po Galaktyce.”
Oczywiście odkrycia te mają istotne implikacje dla hipotezy SRP i jej związku z paradoksem Fermiego. I, jak wspomniano, można je postrzegać zarówno jako dobre, jak i złe wiadomości. Z jednej strony ratuje to pomysł, że mogą istnieć sondy kosmiczne, które moglibyśmy znaleźć. Z drugiej strony rodzi się pytanie, dlaczego nie znaleźliśmy żadnego, tym samym potwierdzając nieznośny paradoks Fermiego. Lub, jak ujął to Forgan:
„Dla mnie to sprawia, że argument SRP jest silniejszy niż kiedykolwiek. To sprawia, że jedno możliwe rozwiązanie (rozwiązanie Predator-Prey) jest znacznie mniej wykonalne jako sposób na usunięcie SRP z Drogi Mlecznej. Będziemy musieli zastanowić się jeszcze bardziej, dlaczego nie widzimy oznak inteligentnego życia poza Ziemią ”.
Na dobre lub złe, paradoks Fermiego nadal obowiązuje. Dla wielu badaczy i entuzjastów SETI wiele nadziei zależy od rozmieszczenia teleskopów kosmicznych nowej generacji w nadchodzących latach. Należą do nich długo oczekiwane Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i Kosmiczny teleskop na podczerwień (WFIRST), duchowi i naukowi następcy Hubble, Kepler, Spitzer, i inni.
Istnieją również tablice naziemne, takie jak Niezwykle duży teleskop (ELT), Teleskop trzydziestometrowy (TMT) i Olbrzymi Teleskop Magellana (GMT), które rozpoczną działalność do 2020 roku. Dzięki lepszej czułości i rozdzielczości tych instrumentów naukowcy oczekują, że dowiedzą się znacznie więcej o Wszechświecie i wielu egzoplanetach istniejących w lokalnej galaktyce.
I podczas gdy nadal szukamy oznak inteligencji pozaziemskiej za pomocą tych ulepszonych instrumentów, zawsze możemy się upewnić, że Wszechświat jest naprawdę, NAPRAWDĘ dużym miejscem. Jak późno wielki słynny Carl Sagan powiedział - „Jeśli jesteśmy sami we Wszechświecie, z pewnością wydaje się to strasznym marnotrawstwem przestrzeni”.
Lub, jeśli wolisz bardziej surowe i dwuznaczne podejście do rzeczy, dobrze jest pamiętać słowa późnego (i równie wielkiego) Artura C. Clarke'a - „Istnieją dwie możliwości: albo jesteśmy sami we Wszechświecie, albo nie jesteśmy . Oba są równie przerażające. ”
Z tego, co wiemy, może brakować ETI i być może nie powinniśmy spieszyć się z ich spełnieniem. Z tego, co wiemy, są niesamowicie zaawansowani i nie boją się przewrócić kilku mrowisk! Lub możliwe, że nie spieszą się z nami; i biorąc pod uwagę nasze osiągnięcia, kto może ich winić?
Tymczasem wyszukiwanie trwa! I koniecznie sprawdź ten pouczający film TED-Ed na sondach von Neumann:
