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.
Poderiam os humanos, algum dia, se espalhar por toda a Via Láctea? Poderíamos ir além do nosso pequeno planeta azul e estabelecer colônias na imensidão dos sistemas estelares lá fora? Esta é uma pergunta bastante assustadora. Há por volta de 300 bilhões de estrelas na galáxia, cujo comprimento é 160 mil anos-luz. Até agora enviamos uma única nave espacial para fora do nosso sistema solar, se arrastando a meros 0,0006% da velocidade da luz. Nesse ritmo, ela levaria mais de 2,5 bilhões de anos só para ir de uma ponta à outra da galáxia. E, depois, tem a questão da sobrevivência humana. A distância entre as estrelas é imensa. Não poderíamos viver de modo sustentável na maioria dos planetas, e necessitamos de muitos recursos para nos manter vivos. Ainda assim, décadas atrás, estudiosos descobriram que é teoricamente possível, não só propagar a civilização humana por toda a galáxia, mas fazê-lo muito rapidamente, sem violar nenhuma lei da Física. Suas ideias se baseiam no trabalho de um matemático chamado John von Neumann, que desenvolveu, no papel, máquinas que poderiam se autorreplicar e criar novas gerações delas mesmas. Essas ficariam conhecidas como as máquinas de von Neumann. No contexto da exploração espacial, as máquinas de von Neumann poderiam ser construídas na Terra e lançadas ao espaço. Lá, as máquinas autossuficientes aterrissariam em planetas distantes. Então, elas extrairiam os recursos disponíveis e captariam energia, construiriam réplicas delas mesmas, as lançariam para planetas mais próximos e continuariam o ciclo. Isso resultaria na criação de milhões de sondas espalhadas pelo universo como um pingo de tinta em um aquário. Estudiosos fizeram as contas e descobriram que uma única máquina de von Neumann viajando a 5% da velocidade da luz deve ser capaz de se replicar pela galáxia em 4 milhões de anos ou menos. Isso pode parecer bastante tempo, mas, considerando que nosso universo tem 14 bilhões de anos, em uma escala cósmica, é incrivelmente rápido, o equivalente a 2,5 horas em um ano. Criar as máquinas de von Neumann demandaria tecnologias que ainda não temos, incluindo inteligência artificial avançada, miniaturização e sistemas de propulsão melhores. Se quiséssemos usá-las para mandar humanos atuais pela galáxia, nós ainda precisaríamos de outro salto tecnológico: a habilidade de cultivar artificialmente organismos biológicos e corpos usando elementos naturais e informação genética. De qualquer maneira, se nos últimos bilhões de anos alienígenas tivessem criado tal máquina e a tivessem configurado para se multiplicar em nossa direção, nossa galáxia estaria infestada delas a essa altura. Então, onde estão todas essas máquinas? Alguns astrônomos, como Carl Sagan, dizem que alienígenas inteligentes não construiriam máquinas de autorreprodução. Elas podem sair fora de controle, vasculhando planetas a fim de continuarem se replicando. Outros acham que a ausência das máquinas é a prova de que civilizações de alienígenas inteligentes não existem, ou que foram extintos antes de serem capazes de desenvolver as tecnologias necessárias. Mas tudo isso não impediu que as pessoas imaginassem como seria se eles estivessem por aí. O autor de ficção científica David Brin escreve sobre um universo no qual diferentes máquinas von Neumann existem e proliferam simultaneamente. Algumas são projetadas para conhecer novas civilizações, outras, para localizá-las e destruí-las antes que se tornem uma ameaça. No conto "Lungfish", de Brin, algumas máquinas von Neumann estão observando atentamente a Terra agora, nos esperando chegar a um certo nível de sofisticação para poderem dar o primeiro passo. Por enquanto, tudo o que temos é curiosidade e teorias. Mas, na próxima vez que olhar para o céu, pense que bilhões de máquinas autorreprodutoras poderiam estar vindo na direção de nossa galáxia neste momento. Se elas existirem, uma delas pousará na Terra um dia