В 1940-х годах венгерско-американский ученый Джон фон Нейман разработал математическую теорию о том, как машины могут бесконечно воспроизводить себя. Эта работа породила идею «зондов фон Неймана», класса самовоспроизводящихся межзвездных зондов (SRP), которые могут быть использованы для всего: от исследования Вселенной до заселения ее жизнью и вмешательства в эволюцию видов.
Некоторые, естественно, предположили, что это сфокусированное исследование SETI, которое повлечет за собой поиск признаков самореплицирующегося космического корабля в нашей галактике. Но, как всегда в случае с подобными предложениями, парадокс Ферми в конце концов подтверждает себя, задавая извечный вопрос - «Где все?» Если есть инопланетные цивилизации, почему мы не нашли никаких доказательств их СРП?
По словам Дункана Х. Форгана, научного сотрудника Центра исследований экзопланет в Великобритании при Университете Сент-Эндрюс, ответ может состоять в том, что эти зонды в конечном итоге превращаются в зонды хищников (иначе говоря, beserkers) и в конечном итоге уничтожают себя. Форган представил этот аргумент в исследовании под названием «Поведение хищника-жертвы в самореплицирующихся межзвездных исследованиях», которое недавно появилось в препринте онлайн.
Идея самозаменяющихся машин является проверенной временем, со ссылками на философа 17-го века Рене Декарта. Согласно популярному анекдоту, Декарт рассказывал шведской королеве Кристине, что человеческое тело - это по сути машина. Затем королева якобы указала на ближайшие часы и приказала Декарту: «позаботьтесь о том, чтобы оно воспроизводило потомство».
Однако именно Джон фон Нейман первым предложил концептуальную основу для кинематической машины, способной к самовоспроизводству. Во время серии лекций, которые он прочитал в 1948 и 1949 годах, он поделился своей концепцией машины, которая использовала склад запасных частей для создания идентичных машин на основе программы, хранящейся на ленте памяти.
После завершения ассемблер скопирует содержимое своей ленты памяти на копию дубликата, после чего начнется сборка другой машины на основе того же идентичного дизайна. Позднее эти идеи будут популяризированы в статье, появившейся в 1955 году. Ученый американец, под названием «Человек, увиденный как машина» (написанный другим известным венгерско-американским ученым Джоном Дж. Кемени).
Фон Нейман позже уточнил бы это предложение, разработав модель для саморепликатора, основанную на автоматах, которые функционировали на клеточном уровне, воспроизводя себя экспоненциально и бесконечно. Ричард Фейнман подробно остановится на этой идее в своей лекции на собрании Американского физического общества (APS) в Калтехе в 1959 году «На дне много места».
Эта лекция вдохновит Эрика К. Дрекслера (часто называемого «отцом нанотехнологий») предложить свою идею для молекулярных ассемблеров в своей знаменитой книге 1986 года. Двигатели творчества: грядущая эра нанотехнологий, Эти и другие исследования показали, что бесконечно самовоспроизводящиеся машины были возможны, что естественно породило представление о том, что продвинутый внеземной интеллект (ETI), возможно, уже сделал это.
Именно здесь вступают в игру проблемы СРП и парадокса Ферми. Как доктор Форган объяснил журналу Space по электронной почте:
«Основная идея заключается в том, что, если можно будет сделать СРП, они смогут исследовать Галактику примерно через 10-100 миллионов лет. Это намного короче, чем возраст Земли, поэтому при прочих равных условиях, если можно сделать SRP, то есть вероятность, что Галактика будет многократно исследована много раз, и сейчас в Солнечной системе должен быть зонд. Но мы его не видим! Так почему же мы не видим признаков СРП? »
Действительно действительный вопрос, который, как считали некоторые ученые, был решен, когда Оумуамуа прошел через нашу Солнечную систему. Проанализировав его странное поведение, Шмуэль Биали и профессор Абрахам Леб из Гарвард-Смитсоновского института теоретических вычислений (ITC) лихо рискнули предположить, что ‘Оуамууа может быть солнечным парусом или остатками межзвездного зонда.
К сожалению, последующий анализ показал, что этот загадочный объект, скорее всего, был фрагментом распавшейся кометы. Несмотря на то, что источник разочарования для многих, Oumuamua так вдохновлял исследовательскую работу, был впечатляющим. Он также подчеркнул, насколько труден поиск свидетельств ETI. Поэтому теория, проверенная Форганом, так привлекательна.
Может ли быть так, что мы не видим доказательств ETI, потому что доказательства активно удаляются (по крайней мере, в отношении SRP)? Чтобы проверить эту теорию, д-р Форган применил модели, основанные на уравнениях Лотки-Вольтерра (ака. Уравнения хищника-жертвы), к теоретической совокупности ПСП. Эти уравнения обычно используются для описания динамики биологических систем, в которых взаимодействуют два вида.
В этом случае уравнения были переназначены, чтобы описать, что произойдет, если некоторые из этих зондов начнут выходить из-под контроля и начнут потреблять свои собственные. Как объяснил Форган:
«Одним из решений проблемы отсутствия SRP является то, что SRP мутируют по мере своего размножения и эволюционируют в несколько видов. Если один вид охотится на другие зонды, тогда общая популяция может быть уменьшена, и усилия по разведке могут потерпеть неудачу. Я исследовал это решение с использованием классических экологических моделей «хищник-жертва», которые никогда ранее не применялись к межзвездной шкале. Это немного похоже на изучение экологии множества островов, где хищники и жертвы - это птицы, которые могут летать на близлежащие острова ».
К счастью (или, к сожалению, в зависимости от вашей точки зрения), результаты моделирования Форгана показали, что если некоторые SRP работают со сбоями и начинают вести себя, как злоумышленники, то это не окажет существенного влияния на всю популяцию. Короче говоря, зонды «добычи» найдут способы выживания, во многом благодаря их способности размножаться.
«Я обнаружил, что общая популяция зондов может оставаться очень высокой даже при наличии хищников», - сказал он. «Это казалось правдой, несмотря на мои предположения о том, насколько« голодными »были хищники или как зонды перемещались по Галактике».
Естественно, эти результаты имеют существенное значение для гипотезы SRP и того, как она связана с парадоксом Ферми. И, как уже отмечалось, их можно рассматривать как как хорошие, так и плохие новости. С одной стороны, это спасает идею о том, что для нас могут быть найдены инопланетные зонды. С другой стороны, возникает вопрос о том, почему мы не нашли ничего, и таким образом вновь подтверждается надоедливый парадокс Ферми. Или, как сказал Форган:
«Для меня это делает аргумент SRP сильнее, чем когда-либо. Это делает одно возможное решение (решение Predator-Prey) гораздо менее осуществимым в качестве средства удаления SRP из Млечного Пути. Нам придется еще усерднее думать о том, почему мы не видим никаких признаков разумной жизни за пределами Земли ».
Хорошо это или плохо, парадокс Ферми все еще остается в силе. Многие исследователи и энтузиасты SETI надеются, что в ближайшие годы появятся космические телескопы следующего поколения. К ним относятся долгожданные Космический телескоп Джеймса Вебба (JWST) и Инфракрасный космический телескоп с широким полем зрения (WFIRST), духовные и научные преемники Хаббл, Кеплер, Спитцер, и другие.
Есть также наземные массивы, такие как Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT), Тридцатиметровый телескоп (TMT), и Гигантский Магелланов Телескоп (GMT), который начнет работу к 2020-м годам. С улучшением чувствительности и разрешения этих инструментов ученые ожидают, что узнают намного больше о Вселенной и многих экзопланетах, которые существуют в локальной галактике.
И хотя мы продолжаем искать признаки внеземного разума, используя эти улучшенные инструменты, мы всегда можем убедиться, что Вселенная действительно, действительно большое место. Как сказал покойный великий Карл Саган: «Если мы одни во Вселенной, это, похоже, ужасная трата пространства».
Или, если вы предпочитаете более резкий и неоднозначный подход к вещам, хорошо вспомнить слова покойного (и не менее великого) Артура Кларка: «Существуют две возможности: либо мы одни во Вселенной, либо нет. , Оба одинаково ужасны. ”
Насколько мы знаем, там может быть нехватка ETI, и, возможно, мы не должны спешить с ними встречаться. Насколько мы знаем, они невероятно продвинуты и не боятся опрокинуть несколько муравейников! Или, возможно, они не спешат с нами встречаться; и учитывая наш послужной список, кто может обвинить их?
А пока поиск продолжается! И обязательно ознакомьтесь с этим информативным видео TED-Ed о пробах фон Неймана:
