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.
Poderá a civilização humana vir a espalhar-se por toda a galáxia da Via Láctea? Poderemos sair do nosso pequeno planeta azul para fundar colónias na imensidão de sistemas solares no universo? Esta pergunta é bastante assustadora. Há cerca de 300 mil milhões de estrelas na galáxia, que tem um comprimento de 160 mil anos-luz. Até agora, só enviámos uma nave espacial para fora do nosso sistema solar, avançando penosamente a 0,006% da velocidade da luz. A este ritmo, levaria mais de 2500 milhões de anos só para ir de uma ponta da galáxia até à outra. Depois, há a questão da sobrevivência humana. A distância entre estrelas é enorme. Não podíamos viver sustentadamente na maioria dos planetas, e seriam necessários muitos recursos para nos mantermos vivos. No entanto, há décadas, os estudiosos acharam que, em teoria, era possível não só espalhar a civilização humana por toda a galáxia, mas fazê-lo bastante rapidamente, sem infringir nenhuma lei da Física conhecida. As suas ideias baseiam-se na obra de um matemático chamado John von Neumann, que concebeu, no papel, máquinas que se autorreproduziam e criavam novas gerações de si mesmas. Estas tornar-se-iam conhecidas por máquinas von Neumann. No contexto da exploração espacial, as máquinas von Neumann podiam ser construídas na Terra e lançadas no espaço. Aí, as máquinas autossuficientes aterrariam em planetas distantes. Depois extrairiam os recursos disponíveis e captariam energia, construiriam réplicas de si mesmas, lançá-las-iam para os planetas mais próximos e continuariam o ciclo. O resultado seria a criação de milhões de sondas espalhando-se pelo universo como uma gota de tinta num aquário. Os estudiosos trabalharam os números e descobriram que uma única máquina von Neumann a viajar a 5% da velocidade da luz, poderia replicar-se pela nossa galáxia num prazo de 4 milhões de anos, ou menos. Isto pode parecer muito tempo, mas, se considerarmos que o nosso Universo tem 14 mil milhões de anos, a uma escala cósmica, é incrivelmente rápido — o equivalente a cerca de 2 horas e meia num ano completo. A criação de máquinas von Neumann exigiria algumas tecnologias que ainda não temos, incluindo a inteligência artificial avançada, a miniaturização, e melhores sistemas de propulsão. Se as quiséssemos usar para espalhar os seres humanos pela galáxia, precisaríamos de outro salto tecnológico — a capacidade de criar artificialmente organismos e corpos biológicos usando matérias-primas e informação genética. Aliás, se nos últimos milhares de milhões de anos, uma civilização alienígena tivesse criado uma máquina dessas, e a tivesse enviado, multiplicando-se, na nossa direção, a nossa galáxia estaria pejada delas, nesta altura. Então, onde estão todas essas máquinas? Alguns astrónomos, como Carl Sagan, dizem que alienígenas inteligentes nunca construiriam máquinas autorreprodutoras. Podiam chocar, por falta de controlo, destruindo planetas para continuarem a reproduzir-se. Outros acham que a ausência de máquinas é uma prova de que não existem civilizações alienígenas, ou de que se extinguiram antes de desenvolverem as tecnologias necessárias. Mas as pessoas não deixaram de imaginar como seria se elas andassem por aí. O autor de ficção científica, David Brin, escreve sobre um Universo em que há muitas máquinas von Neumann diferentes a proliferarem simultaneamente. Umas são destinadas a saudar jovens civilizações, outras para as localizar e destruir antes de se tornarem uma ameaça. Na verdade, na história "Lungfish" de Brin, algumas das máquinas von Neumann mantêm uma forte vigilância sobre a Terra, à espera que cheguemos a um certo nível de sofisticação, antes de fazerem qualquer movimento. Por agora, só temos curiosidade e teoria. Mas, quando olharem para o céu, à noite, lembrem-se que milhares de milhões de máquinas autorreprodutoras podem estar a avançar por entre as estrelas na nossa galáxia, neste preciso momento. Se elas existem, uma delas acabará por pousar na Terra,