Could human civilization eventually spread across the whole Milky Way galaxy? Could we move beyond our small blue planet to establish colonies in the multitude of star systems out there? This question's a pretty daunting one. There are around 300 billion stars in the galaxy, which is about 160,000 light-years across. So far we've sent a single spacecraft outside our solar system, trudging along at 0.006% of the speed of light. At that rate, it would take over 2.5 billion years just to get from one end of the galaxy to the other. And then there's the question of human survival. The gulf between stars is simply enormous. We couldn't live sustainably on most planets, and we require a lot of resources to stay alive. And yet, decades ago, scholars found that it's theoretically possible to not just spread human civilization across the galaxy, but to do so quite quickly, without breaking any known laws of physics. Their idea is based on the work of a mathematician named John von Neumann, who designed on paper machines that could self-replicate and create new generations of themselves. These would later come to be known as von Neumann machines. In the context of space exploration, von Neumann machines could be built on Earth and launched into space. There, the self-sufficient machines would land on distant planets. They would then mine the available resources and harvest energy, build replicas of themselves, launch those to the nearest planets, and continue the cycle. The result is the creation of millions of probes spreading outwards into the universe like a drop of ink in a fishbowl. Scholars crunched the numbers and found that a single von Neumann machine traveling at 5% of the speed of light should be able to replicate throughout our galaxy in 4 million years or less. That may sound like a long time, but when you consider that our universe is 14 billion years old, on a cosmic scale, it's incredibly fast - the equivalent of about 2.5 hours in an entire year. Creating von Neumann machines would require a few technologies we don't have yet, including advanced artificial intelligence, miniaturization, and better propulsion systems. If we wanted to use them to spread actual humans throughout the galaxy, we would need yet another technological leap - the ability to artificially grow biological organisms and bodies using raw elements and genetic information. Regardless, if in the last billion years an alien civilization created such a machine and set it multiplying its way toward us, our galaxy would be swarming with them by now. So then where are all these machines? Some astronomers, like Carl Sagan, say that intelligent aliens wouldn't build self-replicating machines at all. They might hurtle out of control, scavenging planets to their cores in order to keep replicating. Others take the machines absence as proof that intelligent alien civilizations don't exist, or that they go extinct before they can develop the necessary technologies. But all this hasn't stopped people from imagining what it would be like if they were out there. Science fiction author David Brin writes about a universe in which many different von Neumann machines exist and proliferate simultaneously. Some are designed to greet young civilizations, others to locate and destroy them before they become a threat. In fact, in Brin's story "Lungfish," some von Neumann machines are keeping a close watch over the Earth right now, waiting for us to reach a certain level of sophistication before they make their move. For now, all we have is curiosity and theory. But the next time you look at the night sky, consider that billions of self-replicating machines could be advancing between stars in our galaxy right now. If they exist, one of them will eventually land on Earth, or maybe, just maybe, they're already here.
האם הציוויליזציה האנושית תתפשט לכל גלקסית שביל החלב? האם נוכל לנוע מעבר לפלנטה הכחולה הקטנה שלנו כדי להקים מושבות במספר רב של מערכות כוכבים? השאלה הזו די מאיימת. יש בערך 300 מיליארד כוכבים בגלקסיה, שרוחבה בערך 160,000 שנות אור. עד עכשיו שלחנו חללית אחת מחוץ למערכת השמש, שמתקדמת במהירות איטית של 0.006% ממהירות האור. בקצב זה, יקח יותר מ 2.5 מיליארד שנה רק להגיע מצד אחד של הגלקסיה לשני ואז יש את השאלה של השרדות אנושית. המרחק בין כוכבים הוא פשוט עצום. לא נוכל להתקיים על רוב הפלנטות, ואנחנו דורשים הרבה משאבים כדי להשאר בחיים. יחד עם זאת, מלומדים גילו כבר לפני עשורים שאפשר בתיאוריה לא רק להפיץ את הציוויליזציה האנושית ברחבי הגלקסיה, אלא לעשות את זה די מהר, בלי לשבור אף חוק ידוע של הפיזיקה. הרעיון שלהם מבוסס על העבודה של מתמטיקאי בשם ג'ון פון נוימן, שתכנן על הניר מכונה שתוכל לשכפל את עצמה וליצור דור חדש של עצמה. אלה יוכרו מאוחר יותר כמכונות פון נוימן. בהקשר של חקר החלל, מכונות פון נוימן יוכלו להבנות על כדור הארץ ולהיות משוגרות לחלל. שם, המכונות העצמאיות ינחתו על פלנטות מרוחקות. שם הן יכרו את המשאבים הזמינים ויקצרו אנרגיה, יבנו שכפולים של עצמן, ישגרו את השכפולים האלו לפלנטות הקרובות, וימשיכו את המחזור. התוצאה היא יצירה של מליוני גשושיות שמתפשטות החוצה ליקום כמו טיפות דיו באקווריום. מלומדים חישבו את המספרים וגילו שמכונת פון נוימן יחידה שנעה ב 5% ממהירות האור תהיה מסוגלת להשתכפל ברחבי הגלקסיה תוך 4 מליון שנה או פחות. זה אולי נשמע הרבה זמן, אבל כשאתם מתחשבים בזה שהיקום בן 14 מילארד שנים, בקנה מידה קוסמי זה ממש מהר – זה שווה ערך לבערך 2.5 שעות מתוך שנה שלמה. יצירת מכונות פון נוימן תדרוש כמה טכנולוגיות שעדין אין לנו, כולל בינה מלאכותית מתקדמת, מזעור, ומערכות הנעה טובות יותר. אם היינו רוצים להשתמש בהן כדי לפזר אנשים אמיתיים ברחבי הגלקסיה, נצטרך עוד קפיצה טכנולוגית – היכולת לגדל מלאכותית אורגניזמים וגופות ביולוגיים בשימוש בחומרי גלם ומידע גנטי. אבל אם במהלך מיליארד השנים האחרונות תרבות חייזרית יצרה כזו מכונה ושלחה אותה להשתכפל לכיווננו, הגלקסיה שלנו היתה מלאה בהן עכשיו. אז איפה כל המכונות האלו? כמה אסטרונומים, כמו קארל סייגן, אומרים שחייזרים חכמים לא יבנו מכונות משתכפלות בכלל. הן אולי יצאו מכלל שליטה, יבזזו פלנטות על ליבותיהן כדי להמשיך להשתכפל. אחרים רואים במחסור במכונות הוכחה שתרבויות חייזריות בנות תבונה לא קיימות, או שהן נכחדו לפני שהן יכלו לפתח את הטכנולוגיות הדרושות. אבל כל זה לא מנע מאנשים לדמיין איך זה היה יכול להיות אם הם היו שם. סופר המדע הבדיוני דייויד ברין כותב על יקום בו הרבה מכונות פון נוימן קיימות ומשגשגות יחד. כמה מתוכננות לקדם פני תרבויות צעירות, אחרות כדי לזהות ולהשמיד אותן לפני שיהפכו לאיום. למעשה, בסיפור של ברין "לאנגפיש," כמה מכונות פון נוימן משגיחות על כדור הארץ עכשיו, מחכות שנגיע לרמה מסויימת של תחכום לפני שהן יפעלו. בינתיים, כל מה שיש לנו הן סקרנות ותאוריה. אבל בפעם הבאה שתביטו בשמי הלילה, חשבו שמיליארדי מכונות משתכפלות עצמאית יכולות להתקדם בין הכוכבים בגלקסיה שלנו עכשיו. אם הן קיימות, אחת מהן תנחת לבסוף על כדור הארץ, או אולי, רק אולי, הן כבר כאן.