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.
La civiltà umana potrebbe diffondersi in tutta la Via Lattea? Sarà possibile lasciare il nostro piccolo pianeta azzurro per stabilire colonie umane in uno dei sistemi solari esistenti? Questa domanda fa un po' paura. In una galassia esistono circa 300 miliardi di stelle e da parte a parte, la galassia misura 160 mila anni luce. Ad oggi è stata lanciata solo una sonda al di fuori del sistema solare. La sonda ha arrancato nello spazio allo 0,006% della velocità della luce. Con questa velocità, la sonda impiegherebbe 2,5 miliardi di anni solo per arrivare da un lato all'altro della galassia. Qui sta il problema per la sopravvivenza umana. La distanza tra due stelle è enorme. È impossibile vivere sulla maggior parte dei pianeti e, inoltre, l'uomo necessita di numerose risorse per vivere. Ma, anni fa, gli studiosi hanno scoperto che è teoricamente possibile non solo diffondere il genere umano nella galassia ma farlo anche velocemente senza scontrarsi con le leggi della fisica. L'idea si basa sullo studio del matematico John von Neumann. Lui progettò una macchina in grado di auto replicarsi, capace di creare nuove copie di sé stessa. Questa è conosciuta come macchina di Von Neumann. Per l'esplorazione spaziale queste macchine possono essere costruite sulla Terra e lanciate nello spazio. Quindi, la macchina auto-replicante atterrerebbe su pianeti lontani. Cercherebbe le risorse grezze e raccoglierebbe energia, costruirebbe delle copie di se stessa e le lancerebbe verso i pianeti vicini, continuando il ciclo. Così milioni di sonde si diffonderebbero nell'universo, come una goccia d'inchiostro in un acquario. Studiando le statistiche, si è scoperto che una sola macchina di von Neumann muovendosi al 5% della velocità della luce potrebbe replicarsi in tutta la galassia in circa 4 milioni di anni o meno. Potrebbe sembrare un lungo periodo, ma considerate che il nostro universo ha 14 miliardi di anni: su scala cosmica, è un periodo molto breve. L'equivalente di 2,5 ore in un anno. Costruire la macchina di von Neumann richiede tecnologie che ancora non esistono. Un'intelligenza artificiale avanzata, miniaturizzazione, e migliori sistemi di propulsione. Per diffondere il genere umano in tutta la galassia serve ancora ulteriore salto tecnologico. Far generare e crescere organismi viventi artificialmente usando risorse primarie e informazioni genetiche. Se negli ultimi miliardi di anni una civiltà aliena avesse costruito una macchina del genere e avesse iniziato a replicarsi in direzione della Terra, la galassia ora sarebbe piena di queste macchine. Dove sono quindi queste macchine? Alcuni astronomi, come Carl Segan sostengono che forme aliene intelligenti non costruirebbero queste macchine. Avanzerebbero senza controllo. Esaurirebbero interi pianeti per continuare a replicarsi. L'assenza di macchine potrebbe essere un prova che non esistono civiltà aliene intelligenti o che si siano estinte prima di creare le tecnologie necessarie. Tuttavia le persone continuano ad immaginare come sarebbe il mondo se le macchine esistessero. L'autore di fantascienza David Brin descrive un universo in cui esistono diverse macchine di von Neumann le quali continuano a replicarsi. Alcune macchine sono progettate per accogliere nuove civiltà, altre per rintracciare e distruggere le eventuali minacce. In un racconto di Brin, "Lungfish", alcune macchine di von Neumann stanno già osservando la Terra. Aspettano che noi raggiungiamo una determinata tecnologia, prima di agire. Però, fino ad ora, esistono solo interrogativi e supposizioni. Ma la prossima notte in cui guarderai il cielo pensa che miliardi di macchine auto-replicanti potrebbero essere in viaggio attraverso la galassia in quel momento. Se esistessero, una di esse potrebbe atterrare sulla Terra o forse, forse, una potrebbe già essere qui.