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.
ที่สุดแล้ว อารยธรรมของมนุษยชาติจะกระจาย ไปทั่วทั้งกาแล็กซี่ทางช้างเผือกได้ไหม เราจะสามารถย้ายออกจาก ดาวเคราะห์สีฟ้าเล็ก ๆ นี้ เพื่อไปสร้างอาณานิคมในระบบดวงดาวมากมาย ที่อยู่ห่างไกลออกไปได้ไหม นี่เป็นคำถามที่น่ากลัวหน่อย ๆ เหมือนกัน มีดาวประมาณ 300 พันล้านดวงในกาแล็กซี่ ซึ่งมีความยาวพาดผ่านประมาณ 160,000 ปีแสง จนถึงตอนนี้ เราส่งยานอวกาศลำหนึ่ง ออกไปนอกระบบสุริยะจักรวาล ซึ่งมันเดินทางด้วยความเร็วเพียง 0.006% ของความเร็วแสง ด้วยอัตราความเร็วนี้ มันคงต้องใช้เวลามากกว่า 2.5 ล้านปี เพื่อเดินทางจากด้านหนึ่งของกาแล็กซี่ ไปยังอีกด้านหนึ่ง แล้วยังมีคำถามในเรื่อง การดำรงชีวิตของของมนุษย์ พื้นที่ระหว่างดาวมีขนาดมหึมา เราไม่สามารถมีชีวิตอยู่อย่างยั่งยืนได้ บนดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ และเราต้องการทรัพยากรจำนวนมาก ในการดำรงชีวิต แต่ถึงกระนั้น หลายทศวรรษก่อน นักวิชาพบว่ามันเป็นไปได้ในทางทฤษฎี ที่ไม่เพียงแต่จะกระจายอารยธรรมของมนุษย์ ไปทั่วทั้งกาแล็กซี่ แต่จะทำได้อย่างรวดเร็วมาก โดยไม่ขัดกับกฎฟิสิกส์ใด ๆ ที่เรารู้กันในตอนนี้ แนวคิดของพวกเขามีพื้นฐานมาจากงาน ของนักคณิตศาสตร์ที่ชื่อ จอห์น ฟอน นอยมันน์ ผู้ออกแบบเครื่องยนต์กระดาษ ที่สามารถทำสำเนาตัวเองได้ และสร้างรุ่นใหม่ ๆ ของพวกมันเองได้ ต่อมาในภาพหลัง สิ่งนี้เป็นที่รู้จักกัน ในชื่อเครื่องจักรแบบ ฟอน นอยมันน์ ในบริบทของการสำรวจอวกาศ เครื่องจักรแบบ ฟอน นอยมันน์ อาจถูกสร้างขึ้นบนโลก แล้วปล่อยออกสู่อวกาศ ซึ่งที่นั่น เครื่องจักรที่พึ่งพาตัวเองได้ ก็จะไปลงจอดบนดาวที่อยู่ห่างไกล จากนั้นพวกมันจะขุดทรัพยากรที่มี และเก็บเกี่ยวพลังงาน สร้างสำเนาของตัวพวกมันเอง ส่งพวกมันออกไปยังดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ที่สุด และทำอย่างนี้ไปเรื่อย ๆ ผลลัพธ์ก็คือการสร้างหน่วยสำรวจเป็นล้าน ๆ ที่กระจายออกไปสู่จักรวาล เหมือนกับหยอดน้ำหมึกใส่ในอ่างปลา นักวิชาการทำการคำนวณและพบว่าเครื่องจักรแบบ ฟอน นอยมันน์ เพียงเครื่องเดียว ที่เดินทางด้วยความเร็ว 5% ของความเร็วแสง น่าจะทำสำเนาตัวเองไปทั่วทั้งกาแล็กซี่ ภายในเวลา 4 ล้านปีหรือน้อยกว่านั้น นั่นฟังดูเหมือนจะใช้เวลานาน แต่เมื่อคุณลองพิจารณาว่า จักรวาลของเรามีอายุถึง 14 พันล้านปี ในระดับจักรวาลแล้ว นั่นถือว่าเร็วมาก เทียบเท่ากับ 2.5 ชั่วโมงในหนึ่งปี การสร้างเครื่องจักรแบบ ฟอน นอยมันน์ ต้องใช้เทคโนโลยีบางอย่าง ที่ตอนนี้เรายังไม่มี รวมถึงปัญญาประดิษฐ์ขั้นสูง การทำให้อุปกรณ์มีขนาดเล็กลง และระบบแรงขับดันที่ดีกว่านี้ ถ้าเราต้องการใช้มันเพื่อกระจาย มนุษย์จริง ๆ ไปทั่วทั้งกาแล็กซี่ เราจะต้องการความก้าวหน้า ทางด้านเทคโนโลยีขึ้นไปอีกขั้น ความสามารถในการเพาะสิ่งมีชีวิต และร่างกายชีวภาพในสภาวะจำลอง โดยใช้ส่วนประกอบพื้นฐาน และข้อมูลทางพันธุกรรม ไม่แน่ว่า ถ้าในช่วงพันล้านปีที่ผ่านมา อารยธรรมต่างดาว สร้างเครื่องจักรนี้เช่นกัน แล้วตั้งค่าให้มันเพิ่มจำนวน แผ่ขยายมาทางเรา กาแล็กซี่ของเราตอนนี้ คงมีพวกมันอยู่เต็มไปหมดแล้ว แล้วเครื่องจักรพวกนี้อยู่ที่ไหนล่ะ นักดาราศาสตร์บางคน อย่าง คาร์ล เซแกน กล่าวว่า สิ่งมีชีวิตต่างดาวทรงภูมิปัญญา คงจะไม่สร้างเครื่องจักรที่ทำสำเนาตนเอง เพราะมันอาจจะควบคุมยากเกินไป ขุดคุ้ยดาวเคราะห์จนถึงแกน เพื่อทำสำเนาตัวเองไปเรื่อย ๆ บางคนใช้การไม่มีอยู่ของเครื่องจักรนี้ เป็นข้อพิสูจน์ ว่าอารยธรรมต่างดาวทรงภูมิปัญญานั่น ไม่ได้มีอยู่จริง หรือพวกมันสูญพันธุ์ ก่อนที่จะ พัฒนาเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่จำเป็นได้ แต่ทั้งหมดนั้นก็ไม่สามารถหยุดพวกเรา จากการจินตนาการว่ามันจะเป็นอย่างไร ถ้ามีพวกเขาอยู่ข้างนอกนั่น นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ เดวิด บริน เขียนเกี่ยวกับเอกภพที่มีเครื่องจักรแบบ ฟอน นอยมันน์ แบบต่าง ๆ และแพร่กระจายออกมาในเวลาเดียวกัน บางแบบถูกออกแบบให้ ต้อนรับนับถืออารยธรรมใหม่ ๆ บางแบบมุ่งที่จะค้นหาและทำลายมัน ก่อนที่มันจะกลายเป็นภัยร้าย อันที่จริง ในเรื่อง "ปลาปอด" (Lungfish) ของบริน เครื่องจักรแบบ ฟอน นอยมันน์ บางแบบ กำลังเฝ้าสังเกตโลกอย่างใกล้ชิดในตอนนี้ รอคอยว่าเมื่อไหร่ เราจะมีความก้าวหน้า ที่ซับซ้อนในระดับหนึ่ง ก่อนที่พวกมันจะตัดสินใจ เดินหมากตัวถัดไป ในตอนนี้ ทั้งหมดที่พวกเรามี ก็คือความสงสัยใคร่รู้และทฤษฎี แต่ครั้งต่อไป ที่คุณมองท้องฟ้ายามราตรี ลองคิดดูว่า เครื่องจักรนับพันล้าน ที่ทำสำเนาตัวเองได้ ตอนนี้อาจกำลังรุดหน้ากระจายไป ยังดาวดวงต่าง ๆ ในกาแล็กซี่ของเรา ถ้าพวกมันมีจริง หนึ่งในนั้น จะมาลงจอดที่โลกในที่สุด หรือไม่แน่ แค่บางที พวกมันอาจอยู่ที่นี่แล้วก็ได้