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.
Может ли человеческая цивилизация распространиться по всему Млечному Пути? Можем ли мы покинуть нашу маленькую голубую планету, чтобы основать колонии во множестве других звёздных систем? Это довольно обескураживающий вопрос. В нашей галактике насчитывается около 300 миллиардов звёзд, а её протяжённость около 160 тысяч световых лет. Пока что мы послали лишь один космический корабль за пределы Солнечной системы, который тащится со скоростью 0,006% от скорости света. При таких условиях ему потребуется два с половиной миллиарда лет, чтобы только пересечь галактику. Кроме того, всё ещё актуален вопрос выживания человека. Расстояние между звёздами поистине огромное. Большинство планет непригодны для человека, так как нам нужно множество ресурсов для выживания. Однако учёные всё же доказали, что распространение человеческой цивилизации по всей галактике не противоречит существующим законам физики и теоретически возможно, причём за довольно короткое время. Их идея основана на работе математика Джона фон Неймана. Он в теории разработал самовоспроизводящиеся машины, которые создают новые поколения себе подобных. Позже они стали известны как машины фон Неймана. Машины фон Неймана можно собрать на Земле и запустить в космос, где они начнут исследования. Самовоспроизводящиеся машины приземлятся на отдалённых планетах. Далее они будут добывать имеющиеся ресурсы, аккумулировать энергию, строить точные копии самих себя, отправлять их на ближайшие планеты и продолжать этот цикл. В результате будут построены миллионы зондов, которые распространятся по Вселенной подобно каплям чернил в аквариуме. Учёные всё рассчитали и пришли к выводу, что одна машина фон Неймана, путешествующая со скоростью 5% от скорости света, распространит свои копии по галактике максимум за четыре миллиона лет. Данный срок может показаться длительным, но учитывая, что возраст Вселенной составляет четырнадцать миллиардов лет, в рамках космоса это очень быстро — это всё равно, что сравнивать 2,5 часа и целый год. Для создания машин фон Неймана необходимы технологии, которых у нас ещё нет, включая развитый искусственный интеллект, миниатюризацию и усовершенствованные двигатели. Если мы хотим использовать их для распространения людей по галактике, нам потребуется дополнительный технологический прорыв — возможность искусственно выращивать биологические организмы и тела на основе сырьевых элементов и генетической информации. Если бы в течение последнего миллиарда лет инопланетная цивилизация создала подобную машину и отправила самовоспроизводиться, направляясь к нам, к этому моменту наша галактика уже кишела бы ими. Так где же все эти машины? Некоторые астрономы, подобно Карлу Сагану, считают, что разумные инопланетяне не осмелятся строить подобные машины. Они могут выйти из-под контроля, оголяя планеты до ядра, чтобы продолжать воспроизводство. Другие учёные считают отсутствие машин доказательством того, что разумные инопланетные цивилизации не существуют, либо вымерли, не успев разработать необходимые технологии. Однако люди всё равно продолжают думать, что было бы, если бы инопланетяне существовали. Писатель-фантаст Дэвид Брин пишет о Вселенной, где существует множество машин фон Неймана и они стремительно распространяются. Некоторые разработаны для встречи с молодыми цивилизациями, другие — для их обнаружения и уничтожения, пока те не стали угрозой. В рассказе Брина «Опоздавшие» некоторые машины фон Неймана пристально следят за Землёй и ждут, пока мы достигнем соответствующего уровня развития, готовясь сделать следующий шаг. На данный момент мы ограничиваемся лишь любопытством и теорией. Но когда вы в следующий раз посмотрите на ночное небо, вспомните, что миллиарды самовоспроизводящихся машин могут в данный момент летать среди звёзд в нашей галактике. Если они существуют, то со временем одна из них прибудет на Землю, хотя, возможно, они уже здесь.