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.
Elterjedhet-e valamikor is az emberi civilizáció az egész Tejútrendszerben? Túlléphetünk-e kicsiny, kék bolygónkon, hogy kolóniákat létesítsünk a csillagrendszerek sokaságában? Eléggé felkavaró ez a kérdés. Nagyjából 300 milliárd csillag található galaxisunkban, amelynek átmérője 160 ezer fényév. Ez idáig egyetlen űreszközt küldtünk a Naprendszeren túlra. A fénysebesség hatezred százalékával cammog, és ezzel a sebességgel több mint 2,5 milliárd év alatt jutna el a galaxis egyik végéből a másikba. Aztán ott van még az emberi túlélés kérdése. A csillagközi űr egyszerűen túl nagy. A legtöbb bolygón nem tudnák fenntartható módon létezni. Életben maradásunkhoz sok forrásra van szükségünk. És mégis, a tudósok évtizedekkel ezelőtt megállapították, hogy elméletben nemcsak hogy lehetséges civilizációnk elterjedése a galaxisban, hanem elég gyorsan végbe is mehet, bármely ismert fizikai törvény megsértése nélkül. Elgondolásuk Neumann János matematikus munkáján alapul, aki olyan gépeket tervezett, amelyek elméletben képesek másolatokat és további új generációkat készíteni magukról. Ezek később Neumann-szondák néven váltak ismertté. A világűr felfedezésére használható Neumann-szondákat a Földön építenék meg, majd elküldenék őket a világűrbe. Ott az önellátó gépek távoli bolygókon landolnának. Felkutatnák az elérhető forrásokat, begyűjtenék az energiát, másolatokat építenének magukról, azokat elküldenék a legközelebbi bolygókra, majd megismételnék az eljárást. Az eredmény: több millió szonda terjed szét a világegyetemben, ahogyan egy tintacsepp a vízben. A tudósok számszerűsítették, és megállapították, hogy egyetlen Neumann-szonda a fénysebesség 5%-val haladva mintegy 4 millió év alatt galaxisunk minden részébe eljuttathatná másolatait. Hosszú időnek tűnik, de ha azt nézzük, hogy az univerzum 14 milliárd éves, kozmikus mércével hihetetlenül gyors – olyan, mint két és fél óra egy évhez képest. A Neumann-szondák megalkotása olyan technológiákat is igényel, amelyekkel még nem rendelkezünk: fejlett mesterséges intelligencia, miniatürizáció és jobb meghajtórendszerek. Ha arra akarjuk használni őket, hogy embereket juttassanak a galaxisba, újabb technológiai áttörésre van szükség: biológiai organizmusok és testek mesterséges előállítására nyersanyagokból és genetikai információból. Amúgy, ha az utóbbi egy milliárd évben ilyen gépet alkotott volna egy idegen civilizáció, és útnak indította volna felénk szerteágazó pályákon, akkor galaxisunk mostanra hemzsegne az efféle eszközöktől. Hol vannak hát ezek a gépek? Néhány csillagász, pl. Carl Sagan szerint értelmes faj egyáltalán nem építene önreprodukáló gépeket, mert irányíthatatlanul elszabadulhatnak, letarolva a célba vett bolygókat az önreprodukciós küldetés miatt. Mások szerint a gépek hiánya azt bizonyítja, hogy nem léteznek értelmes idegen civilizációk, vagy kihalnak, mielőtt képesek kifejleszteni a szükséges technológiát. Mindez nem gátolja meg az embereket abban, hogy elképzeljék, milyen lenne, ha ott nyüzsögnének odafönt. David Brin sci-fi szerző olyan világegyetemről ír, amelyben sokféle Neumann-szonda létezik és terjeszkedik egymás mellett. Néhány arra van programozva, hogy köszöntse a fiatal civilizációkat, mások arra, hogy felderítsék és elpusztítsák őket mint veszélyforrást. Az író Lungfish című novellájában jelenleg is Neumann-szondák tartják szoros megfigyelés alatt a Földet, és arra várnak, hogy elérjünk egy technikai fejlettségi szintet, mielőtt cselekednek. Egyelőre csak él bennünk a kíváncsiság, és elméleteink vannak. De ha legközelebb felnézel az éjszakai égboltra, gondolj arra, hogy galaxisunkban több milliárd önreprodukáló szonda vándorolhat a csillagok között. Ha tényleg léteznek, egyikük végül landolni fog a Földön, de lehet, akár az is lehet, hogy már itt vannak.