I løpet av 1940-årene utviklet den ungarske-amerikanske forskeren John von Neumann en matematisk teori for hvordan maskiner uendelig kunne reprodusere seg. Dette arbeidet ga opphav til ideen om "von Neumann sonder", en klasse av selvrepliserende interstellare sonder (SRP) som kunne brukes til å gjøre alt fra å utforske universet til å sette det liv og gripe inn i artsutviklingen.
Noen har naturlig nok antydet at dette er et fokus SETI-forskning, som vil innebære å lete etter tegn til selvreplikerende romfartøy i galaksen vår. Men som alltid er tilfelle med forslag som disse, beretter Fermi-paradokset seg til slutt ved å stille det eldgamle spørsmålet - "Hvor er alle?" Hvis det er fremmede sivilisasjoner der ute, hvorfor har vi ikke funnet noen bevis på SRP-ene deres?
I følge en Duncan H. Forgan, en stipendiat ved University of St. Andrews 'Center for Exoplanet Science i Storbritannia, kan svaret være at disse sonderne til slutt går ut i rovdyrprober (også kjent) og ender med å ødelegge seg selv. Forgan presenterte dette argumentet i en studie, med tittelen “Predator-Prey Behavio in Self-Replicating Interstellar Probes”, som nylig ble vist i forhåndstrykk på nettet.
Ideen om selvutskiftende maskiner er en tidsbegynnet en, med referanser fra 1600-tallsfilosofen René Descartes. I følge en populær anekdote, relatert Descartes til dronning Christina av Sverige at menneskekroppen egentlig var en maskin. Dronningen pekte da angivelig på en klokke i nærheten og beordret Descartes, "se til at den reproduserer avkom."
Imidlertid var det John von Neumann som først foreslo et konseptuelt rammeverk for en kinematisk maskin som ville være i stand til å reprodusere seg selv. I løpet av en serie foredrag han holdt i 1948 og 1949, delte han konseptet sitt for en maskin som brukte et lagerrom av reservedeler til å bygge identiske maskiner basert på et program som var lagret i et minnebånd.
Når den var fullført, ville samleren kopiere innholdet på minnetapen på innholdet i duplikatet, som deretter ville begynne å bygge en annen maskin basert på samme identiske design. Disse ideene vil senere bli popularisert i en artikkel som dukket opp i en utgave fra 1955 av Scientific American, med tittelen “Man sett på som en maskin” (skrevet av en annen berømt ungarsk-amerikansk forsker, John G. Kemeny).
Von Neumann ville senere avgrense dette forslaget ved å utvikle en modell for en selvreplikator basert på automater som fungerte på cellenivå og replikere seg eksponentielt og uendelig. Richard Feynman ville utvide denne ideen med sitt foredrag på American Physical Society (APS) -møtet på Caltech i 1959, “There’s Plenty of Room at the Bottom”.
Dette foredraget ville inspirere Eric K. Drexler (ofte kalt "faren til nanoteknologi") til å foreslå sin idé for molekylære montere i sin berømte bok fra 1986 Motorer for skapelse: Den kommende epoken av nanoteknologi. Disse og andre studier indikerte at uendelige selvreplikerende maskiner var en mulighet, noe som naturlig nok ga opphav til forestillingen om at en avansert utenomjordisk intelligens (ETI) allerede kunne ha gjort det.
Det er her spørsmålet om SRP-er og Fermi-paradokset kommer inn. Som Dr. Forgan forklarte til Space Magazine via e-post:
"Hovedstøtten er at hvis SRP-er kan lages, så burde de være i stand til å utforske Galaxy på rundt 10-100 millioner år. Dette er mye kortere enn jordens alder, så alt i alt er likt, hvis SRP-er kan gjøres, så er sjansen stor for at Galaxy ville blitt utforsket mange mange ganger, og en sonde bør være i solsystemet akkurat nå. Men vi ser ikke en! Så hvorfor ser vi ikke tegn til SRP-er? ”
Et gyldig spørsmål faktisk, og som noen forskere trodde ble adressert da ‘Oumuamua seilte gjennom solsystemet vårt. Etter å ha analysert sin rare oppførsel, våget Shmuel Bialy og professor Abraham Loeb fra Harvard-Smithsonian Institute for Theoretical Computation (ITC) berømt at ‘Oumuamua kan være et solseil eller restene av en interstellar sonde.
Dessverre indikerte påfølgende analyse at dette mystiske objektet mest sannsynlig var fragmentet av en oppløst komet. Mens en kilde til skuffelse for mange var måten ‘Oumuamua inspirerte så mye til i måten å forske på, imponerende. Den fremhevet også hvor vanskelig søket etter bevis på ETI er. Derfor hvorfor teorien som Forgan testet er så tiltalende.
Kan det være at vi ikke ser bevis på ETI-er fordi bevisene aktivt fjerner seg selv (i det minste for SRP-er)? For å teste denne teorien anvendte Dr. Forgan modeller basert på Lotka -Volterra-ligninger (alias rovdyr-byttedyr-ligninger) på en teoretisk populasjon av SRP-er. Disse ligningene brukes vanligvis for å beskrive dynamikken i biologiske systemer der to arter samvirker.
I dette tilfellet ble likningene brukt på nytt for å beskrive hva som ville skje hvis noen av disse sonder skulle begynne å kjøre amok og begynne å konsumere sine egne. Som Forgan forklarte det:
”En løsning på mangelen på SRP-er er at SRP-er muteres når de reproduserer seg, og utvikler seg til flere arter. Hvis en art tar på andre prober, kan den totale bestanden reduseres og leteanstrengelsen kan mislykkes. Jeg undersøkte denne løsningen ved å bruke klassiske rovdyr-byttedyr økologiske modeller, som aldri har blitt brukt i en interstellar skala før. Dette er litt som å studere økologien på flere øyer, med rovdyrene og byttene som fugler som kan fly til øyene i nærheten. ”
Heldigvis (eller dessverre, avhengig av ditt synspunkt), indikerte resultatene fra Forgan's simuleringer at hvis noen SRP-er mislyktes og begynte å oppføre seg som beserker-sonder, ville den totale befolkningen ikke bli drastisk påvirket. Kort sagt, "byttedyr" sonder vil finne måter å overleve, i stor grad takket være deres evne til å reprodusere.
"Jeg fant ut at den totale sondepopulasjonen kan holde seg veldig høy, selv med rovdyr til stede," sa han. "Dette så ut til å være sant uansett forutsetningene jeg gjorde om" sultne "rovdyrene var, eller hvordan sonderne beveget seg om galaksen."
Disse funnene har naturlig nok betydelige konsekvenser for SRP-hypotesen og hvordan den forholder seg til Fermi-paradokset. Og som nevnt kan de sees på som både gode nyheter og dårlige. På den ene siden redder det tanken om at det kan være fremmede sonder der ute for oss å finne. På den andre siden reiser det spørsmålet om hvorfor vi ikke har funnet noe, og dermed hevder det irriterende Fermi-paradokset. Eller som Forgan sa:
“For meg gjør dette SRP-argumentet sterkere enn noen gang. Det gjør en mulig løsning (Predator-Prey-løsningen) mye mindre gjennomførbar som et middel for å fjerne SRP-er fra Melkeveien. Vi må tenke enda hardere på hvorfor vi ikke ser tegn til intelligent liv utenfor jorden. "
For bedre eller verre er Fermi-paradokset fortsatt gjeldende. For mange SETI-forskere og entusiaster henger mye håp om utplasseringen av neste generasjon romteleskop de kommende årene. Disse inkluderer de etterlengtede James Webb romteleskop (JWST) og Infrarødt romteleskop med bred felt (WFIRST), de åndelige og vitenskapelige etterfølgerne til Hubble, Kepler, Spitzer, og andre.
Det er også bakkebaserte matriser som Ekstremt stort teleskop (ELT), den Tretti meter teleskop (TMT), og Giant Magellan Telescope (GMT) som vil starte driften innen 2020-tallet. Med den forbedrede følsomheten og oppløsningen av disse instrumentene, forventer forskere å lære mye mer om universet og de mange eksoplaneter som finnes i den lokale galaksen.
Og mens vi fortsetter å søke etter tegn til utenomjordisk intelligens ved hjelp av disse forbedrede instrumentene, kan vi alltid forsikre oss om at universet er et virkelig, VIRKELIG stort sted. Som den avdøde, store Carl Sagan berømt sa: "Hvis vi er alene i universet, virker det sikkert som et forferdelig sløsing med plass."
Eller, hvis du foretrekker en mer skarp og tvetydig ting, er det godt å huske ordene til den avdøde (og like store) Arthur C. Clarke - “Det finnes to muligheter: enten er vi alene i universet, eller så er vi ikke . Begge er like skremmende. ”
For alt vi vet, det er kanskje ingen mangel på ETI-er der ute, og kanskje vi ikke skal ha det travelt med å møte dem. For alt vi vet er de utrolig avanserte, og ikke redd for å slå over noen få maurhunder! Eller det er mulig de ikke har noe hastverk med å møte oss; og gitt vår merittliste, hvem kan klandre dem?
I mellomtiden fortsetter søket! Og husk å sjekke ut denne informative TED-Ed-videoen om von Neumann sonder:
