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.
Mohla by sa ľudská civilizácia rozšíriť po celej Mliečnej ceste? Mohli by sme opustiť našu malú modrú planétu a založiť kolónie v tom množstve hviezdnych systémov? Je to veľmi skľučujúca otázka. V našej galaxii dlhej asi 160 000 svetelných rokov sa nachádza približne 300 miliárd hviezd. Doteraz sme von zo Slnečnej sústavy vyslali iba jednu kozmickú sondu, a tá sa vlečie rýchlosťou 0,006 % rýchlosti svetla. Týmto tempom by jej trvalo vyše 2,5 miliardy rokov iba dostať sa z jedného okraja galaxie na druhý. A potom je tu otázka prežitia ľudstva. Vzdialenosti medzi hviezdami sú jednoducho obrovské. Nemohli by sme udržateľne žiť na väčšine planét a k prežitiu potrebujeme množstvo prostriedkov. A napriek tomu pred desiatkami rokov vedci zistili, že je teoreticky možné, aby sa ľudská civilizácia nielen rozšírila naprieč galaxiou, ale dokázala to urobiť aj dosť rýchlo; a to bez porušenia akéhokoľvek známeho fyzikálneho zákona. Ich myšlienka sa zakladá na práci matematika Johna von Neumanna, ktorý na papieri navrhol stroje, ktoré by sa samy replikovali a vytvárali vlastné nové generácie. Neskôr sa stali známe ako Von Neumannove stroje. V kontexte objavovania vesmíru by Von Neumannove stroje mohli byť vyrobené na Zemi a vypustené do vesmíru. Tam by sebestačné stroje pristáli na ďalekých planétach. Potom by ťažili dostupné zdroje a získavali energiu, postavili by vlastné repliky, poslali ich na najbližšie planéty a kolobeh by pokračoval. Výsledkom je vytvorenie miliónov sond, ktoré by sa šírili von do vesmíru ako kvapka atramentu v akváriu. Výpočtami vedci zistili, že jeden Von Neumannov stroj pohybujúci sa 5 % rýchlosti svetla by sa dokázal replikovať po celej Galaxii za 4 milióny rokov alebo aj menej. Môže sa to zdať dlho, ale keď uvážime, že vesmír je starý 14 miliárd rokov, na vesmírnej škále je to neuveriteľne rýchlo – zodpovedá to 2,5 hodinám v rámci celého roku. Vytvorenie Von Neumannových strojov by vyžadovalo niekoľko technológií, ktoré zatiaľ nemáme, vrátane pokročilej umelej inteligencie, miniaturizácie a lepších pohonných systémov. Keby sme s ich pomocou chceli rozšíriť ľudstvo naprieč galaxiou, potrebovali by sme ďalší technologický skok – schopnosť umelo vypestovať biologické organizmy a telá s použitím základných prvkov a genetickej informácie. Keby počas poslednej miliardy rokov vytvorila mimozemská civilizácia takýto stroj a nastavila jeho množenie sa smerom k nám, v našej galaxii by sa to teraz nimi hemžilo. Tak kde sú potom všetky tie stroje? Niektorí astronómovia, ako Carl Sagan, tvrdia, že inteligentní mimozemšťania by také stroje možno vôbec nepostavili. Mohli by sa vymknúť spod kontroly a ničiť planéty až k jadru, len aby sa mohli množiť. Pre iných je neprítomnosť strojov dôkazom, že inteligentné mimozemské civilizácie neexistujú, alebo že vyhynuli skôr, ako dokázali vyvinúť potrebné technológie. Nič z toho však ľuďom nezabránilo predstavovať si, aké by to bolo, keby existovali. David Brin, autor sci-fi, píše o vesmíre, v ktorom existuje veľa rôznych Von Neumannových strojov a súbežne sa rozmnožujú. Niektoré majú privítať mladé civilizácie, iné ich majú nájsť a zničiť skôr, ako sa stanú hrozbou. V Brinovej poviedke „Lungfish“ (Dvojdyšníky) niekoľko Von Neumannových strojov práve teraz zblízka sleduje Zem a čaká, kým dosiahneme istú úroveň sofistikovanosti predtým, ako zasiahnu. Zatiaľ máme iba zvedavosť a teóriu. Ale keď sa najbližšie pozriete na nočnú oblohu, zamyslite sa nad tým, že práve teraz sa môžu blížiť k našej galaxii miliardy samoreplikovateľných strojov. Ak existujú, jeden z nich nakoniec pristane na Zemi, a možno, iba možno, sú už tu.