У 1940-х роках угорсько-американський учений Джон фон Нейман розробив математичну теорію того, як машини можуть нескінченно відтворювати себе. Ця робота породила ідею « зонди фон Неймана ', клас міжзоряних зондів, що самовідтворюються (SRP), які можна використовувати для будь-якого завдання: від дослідження Всесвіту до зародження життя і втручання в еволюцію видів.
Деякі, природно, припускають, що це буде центром дослідження SETI, яке потягне за собою пошук ознак самовідтворюваних космічних кораблів у нашій галактиці. Але, як це завжди буває з подібними пропозиціями Парадокс Фермі зрештою підтверджує себе, ставлячи одвічне запитання – «Де всі?» Якщо там існують інопланетні цивілізації, чому ми не знайшли жодних доказів їх SRP?
За словами Дункана Х. Форгана, наукового співробітника Університету Сент-Ендрюс Центр науки про екзопланети у Великобританії відповідь може полягати в тому, що ці зонди в кінцевому підсумку перетворюються на зонди-хижаки (він же берсерки) і в кінцевому підсумку знищуються самі. Форган представив цей аргумент у дослідженні під назвою « Поведінка хижака і жертви в самовідтворюваних міжзоряних зондах “, який нещодавно з’явився в переддрукованому режимі в Інтернеті.
Ідея самозамінних машин є освяченою часом, з посиланнями на філософа 17-го століття Рене Декарта. Згідно з популярним анекдотом, Декарт розповів королеві Швеції Христині, що людське тіло по суті є машиною. Тоді королева нібито вказала на годинник поблизу і наказала Декарту «подбати про те, щоб він відтворив потомство».
Однак саме Джон фон Нейман першим запропонував концептуальну основу для кінематичної машини, яка була б здатна до самовідтворення. Під час серії лекцій, які він читав у 1948 та 1949 роках, він поділився своєю концепцією машини, яка використовувала склад запчастин для створення ідентичних машин на основі програми, збереженої на стрічці пам’яті.
Після завершення асемблер скопіював вміст своєї стрічки пам’яті на дублікат, який потім почне будувати іншу машину на основі того ж ідентичного дизайну. Пізніше ці ідеї будуть популяризовані в статті, яка з’явилася в номері журналу 1955 рокуScientific American,під назвою « Людина розглядається як машина ” (написана іншим відомим угорсько-американським ученим Джоном Г. Кемені).
Пізніше фон Нейман уточнив цю пропозицію, розробивши модель самореплікатора на основі автоматів, які функціонували на клітинному рівні, реплікуючи себе експоненціально й нескінченно. Річард Фейнман розширить цю ідею у своїй лекції в Американське фізичне товариство (APS) зустріч у Каліфорнійському техніці в 1959 році, « Внизу багато місця '.
Ця лекція надихнула Еріка К. Дрекслера (його часто називають «батьком нанотехнологій») запропонувати свою ідею для молекулярних асемблерів у своїй знаменитій книзі 1986 року. Двигуни творіння: прийдешня ера нанотехнологій . Ці та інші дослідження показали, що можливі нескінченно самовідтворювані машини, що, природно, породило думку, що розвинений позаземний інтелект (ETI), можливо, вже зробив це.
Ось тут-то і виникає проблема SRP і парадоксу Фермі. Як д-р Форган пояснив Universe Today електронною поштою:
«Головна мета полягає в тому, що якщо SRP можна створити, то вони зможуть досліджувати Галактику приблизно через 10-100 мільйонів років. Це набагато менше, ніж вік Землі, тому за всіх рівних умов, якщо вдасться створити SRP, то, швидше за все, Галактика була б повністю досліджена багато разів, і зонд повинен бути в Сонячній системі прямо зараз. Але ми не бачимо жодного! То чому ми не бачимо ознак СРП?»
Справді слушне питання, яке, на думку деяких вчених, було вирішено, коли «Оумуамуа проплив через нашу Сонячну систему». Проаналізувавши його дивну поведінку, Шмуель Бялі та професор Абрахам Леб з Гарвард-Смітсонівського університету Інститут теоретичних обчислень (ITC) наважився, що «Oumuamua може бути a сонячне вітрило або залишки ан міжзоряний зонд .
На жаль, подальші аналізи показали, що цей загадковий об’єкт, швидше за все, був фрагмент комети, що розпадається . Хоча для багатьох було джерелом розчарування, те, як «Оумуамуа надихнув так багато на дослідження, було вражаючим. Він також підкреслив, наскільки складним є пошук доказів ЕТИ. Тому теорія, яку перевірив Форган, настільки приваблива.
Чи може бути, що ми не бачимо доказів ETI, оскільки докази активно видаляються самі (принаймні, що стосується SRPs)? Щоб перевірити цю теорію, д-р Форган застосував моделі, засновані на рівняннях Лотки-Вольтерри (він же рівняння хижак-жертва) до теоретичної сукупності SRP. Ці рівняння зазвичай використовуються для опису динаміки біологічних систем, у яких взаємодіють два види.
У цьому випадку рівняння були перероблені, щоб описати, що станеться, якщо деякі з цих зондів почнуть розлютитися і почнуть споживати свої власні. Як пояснив Форган:
«Одним із рішень відсутності SRP є те, що SRP мутують у міру відтворення та еволюціонують у декілька видів. Якщо один вид полює на інші зонди, то загальна популяція може скоротитися, і пошукові зусилля можуть бути невдалими. Я досліджував це рішення, використовуючи класичні екологічні моделі хижак-жертва, які раніше ніколи не застосовувалися в міжзоряному масштабі. Це трохи схоже на вивчення екології кількох островів, де хижаками та здобиччю є птахи, які можуть летіти на сусідні острови».
На щастя (або, на жаль, залежно від вашої точки зору), результати моделювання Форгана показали, що якщо деякі SRP вийдуть з ладу і почнуть вести себе як зонди берсерків, це не вплине на загальну популяцію. Коротше кажучи, зонди «здобич» знайшли шляхи виживання, багато в чому завдяки своїй здатності до відтворення.
«Я виявив, що загальна популяція зонда може залишатися дуже високою, навіть якщо присутні хижаки», — сказав він. «Здавалося, що це правда, незалежно від припущень, які я зробив про те, наскільки «голодні» були хижаки або як зонди рухалися по Галактиці».
Природно, ці висновки мають значне значення для гіпотези SRP і її зв’язку з парадоксом Фермі. І, як зазначалося, їх можна розглядати як як хороші новини, так і погані. З одного боку, це рятує ідею про те, що там можуть бути інопланетні зонди, які ми можемо знайти. З іншого боку, виникає питання, чому ми не знайшли жодного, таким чином підтверджуючи дратівливий парадокс Фермі. Або, як сказав Форган:
«Для мене це робить аргумент SRP сильнішим, ніж будь-коли. Це робить одне можливе рішення (рішення Predator-Prey) набагато менш можливим як засіб видалення SRP з Чумацького Шляху. Нам доведеться ще більше подумати, чому ми не бачимо ознак розумного життя за межами Землі».
На краще чи на гірше, парадокс Фермі все ще актуальний. Для багатьох дослідників і ентузіастів SETI велика надія залежить від розгортання космічних телескопів наступного покоління в найближчі роки. До них можна віднести довгоочікувані Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) і Ширококольний інфрачервоний космічний телескоп (WFIRST), духовних і наукових наступників доХаббл, Кеплер, Шпіцер, та інші.
Існують також наземні масиви, такі як Надзвичайно великий телескоп (ELT), Тридцятиметровий телескоп (TMT), і Гігантський телескоп Магеллана (GMT), який почне працювати до 2020-х років. Завдяки покращеній чутливості та роздільній здатності цих інструментів вчені очікують дізнатися набагато більше про Всесвіт і безліч екзопланет, які існують у місцевій галактиці.
Широкоформатний інфрачервоний оглядовий телескоп NASA (WFIRST) буде робити зображення якості Хаббла, що охоплюють смуги неба в 100 разів більші, ніж Hubble. Автори: NASA/GSFC/Lab Conceptual Image Lab
І хоча ми продовжуємо шукати ознаки позаземного розуму, використовуючи ці вдосконалені інструменти, ми завжди можемо запевнити себе, що Всесвіт — це дійсно, ДІЙСЬКО велике місце. Як сказав покійний великий Карл Саган: «Якщо ми одні у Всесвіті, це здається жахливою марною тратою простору».
Або, якщо ви віддаєте перевагу більш суворий і неоднозначний погляд на речі, добре згадати слова покійного (і не менш великого) Артура К. Кларка: «Існують дві можливості: або ми одні у Всесвіті, або ми не . Обидва однаково жахливі».
Наскільки ми знаємо, можливо, дефіциту ETI не буде, і, можливо, нам не варто поспішати з ними зустрічатися. Наскільки ми знаємо, вони неймовірно просунуті, і не бояться збити кілька мурашників! Або, можливо, вони не поспішають з нами зустрічатися; і з огляду на наш послужний список, хто може їх звинувачувати?
А поки що пошуки тривають! І обов’язково перегляньте це інформативне відео TED-Ed про зонди фон Неймана: