In den 1940er Jahren entwickelte der ungarisch-amerikanische Wissenschaftler John von Neumann eine mathematische Theorie, wie sich Maschinen endlos reproduzieren können. Aus dieser Arbeit entstand die Idee von „von Neumann-Sonden“, einer Klasse von sich selbst replizierenden interstellaren Sonden (SRPs), mit denen alles von der Erforschung des Universums bis zur Aussaat mit Leben und Eingriffen in die Artenentwicklung durchgeführt werden kann.
Einige haben natürlich vorgeschlagen, dass dies ein Schwerpunkt der SETI-Forschung ist, bei dem nach Anzeichen für sich selbst replizierende Raumschiffe in unserer Galaxie gesucht werden muss. Aber wie es bei solchen Vorschlägen immer der Fall ist, bestätigt sich das Fermi-Paradoxon schließlich wieder, indem es die uralte Frage stellt: "Wo sind alle?" Wenn es da draußen außerirdische Zivilisationen gibt, warum haben wir dann keine Beweise für ihre SRPs gefunden?
Laut einem Duncan H. Forgan, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter am Zentrum für Exoplanetenforschung der Universität St. Andrews in Großbritannien, könnte die Antwort sein, dass sich diese Sonden schließlich in Raubtiersonden (auch bekannt als Beserker) verwandeln und sich selbst zerstören. Forgan präsentierte dieses Argument in einer Studie mit dem Titel „Raubtier-Beuteverhalten in sich selbst replizierenden interstellaren Sonden“, die kürzlich online im Pre-Print erschien.
Die Idee, Maschinen selbst zu ersetzen, ist eine altehrwürdige Idee, deren Referenzen auf den Philosophen René Descartes aus dem 17. Jahrhundert zurückgehen. Laut einer populären Anekdote erzählte Descartes Königin Christina von Schweden, dass der menschliche Körper im Wesentlichen eine Maschine sei. Die Königin zeigte dann angeblich auf eine nahe gelegene Uhr und befahl Descartes, "dafür zu sorgen, dass sie Nachkommen reproduziert".
Es war jedoch John von Neumann, der zuerst einen konzeptionellen Rahmen für eine kinematische Maschine vorschlug, die sich selbst replizieren kann. Während einer Reihe von Vorträgen, die er 1948 und 1949 hielt, teilte er sein Konzept für eine Maschine mit, die einen Lagerraum für Ersatzteile verwendete, um identische Maschinen basierend auf einem auf einem Speicherband gespeicherten Programm zu bauen.
Sobald der Vorgang abgeschlossen ist, kopiert der Assembler den Inhalt seines Speicherbandes auf den des Duplikats und beginnt dann mit dem Aufbau einer weiteren Maschine, die auf demselben identischen Design basiert. Diese Ideen wurden später in einem Artikel populär gemacht, der 1955 in einer Ausgabe von erschien Scientific American, mit dem Titel "Man Viewed as a Machine" (geschrieben von einem anderen berühmten ungarisch-amerikanischen Wissenschaftler, John G. Kemeny).
Von Neumann verfeinerte diesen Vorschlag später, indem er ein Modell für einen Selbstreplikator entwickelte, das auf Automaten basierte, die auf zellulärer Ebene funktionierten und sich exponentiell und unendlich replizierten. Richard Feynman würde diese Idee mit seinem Vortrag auf dem Treffen der American Physical Society (APS) bei Caltech im Jahr 1959 "Es gibt viel Platz unten" erweitern.
Dieser Vortrag würde Eric K. Drexler (oft als „Vater der Nanotechnologie“ bezeichnet) dazu inspirieren, seine Idee für molekulare Assembler in seinem berühmten Buch von 1986 vorzuschlagen Motoren der Schöpfung: Die kommende Ära der Nanotechnologie. Diese und andere Studien zeigten, dass endlos selbstreplizierende Maschinen eine Möglichkeit waren, was natürlich zu der Annahme führte, dass eine fortgeschrittene außerirdische Intelligenz (ETI) dies bereits getan haben könnte.
Hier kommt das Thema SRPs und das Fermi-Paradox ins Spiel. Wie Dr. Forgan dem Space Magazine per E-Mail erklärte:
„Wenn SRPs hergestellt werden können, sollten sie in der Lage sein, die Galaxie in etwa 10 bis 100 Millionen Jahren zu erkunden. Dies ist viel kürzer als das Alter der Erde. Wenn also alle SRPs hergestellt werden können, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Galaxie viele Male vollständig erforscht wurde, und eine Sonde sollte sich gerade im Sonnensystem befinden. Aber wir sehen keinen! Warum sehen wir keine Anzeichen von SRPs? “
Eine berechtigte Frage, von der einige Wissenschaftler glaubten, dass sie angesprochen wurde, als Oumuamua durch unser Sonnensystem segelte. Nachdem Shmuel Bialy und Professor Abraham Loeb vom Harvard-Smithsonian Institute for Theoretical Computation (ITC) sein seltsames Verhalten analysiert hatten, wagten sie bekanntlich, dass „Oumuamua ein Sonnensegel oder die Überreste einer interstellaren Sonde sein könnten.
Leider ergab eine nachfolgende Analyse, dass dieses mysteriöse Objekt höchstwahrscheinlich das Fragment eines zerfallenen Kometen war. Obwohl Oumuamua für viele eine Quelle der Enttäuschung war, war die Art und Weise, wie Oumuamua die Forschung so inspirierte, beeindruckend. Es wurde auch hervorgehoben, wie schwierig die Suche nach Beweisen für ETIs ist. Daher ist die Theorie, die Forgan getestet hat, so ansprechend.
Könnte es sein, dass wir keine Beweise für ETIs sehen, weil sich die Beweise aktiv selbst entfernen (zumindest was SRPs betrifft)? Um diese Theorie zu testen, wandte Dr. Forgan Modelle basierend auf Lotka-Volterra-Gleichungen (auch bekannt als Predator-Prey-Gleichungen) auf eine theoretische Population von SRPs an. Diese Gleichungen werden typischerweise verwendet, um die Dynamik biologischer Systeme zu beschreiben, in denen zwei Arten interagieren.
In diesem Fall wurden die Gleichungen neu verwendet, um zu beschreiben, was passieren würde, wenn einige dieser Sonden Amok laufen und anfangen würden, ihre eigenen zu verbrauchen. Wie Forgan es erklärte:
„Eine Lösung für das Fehlen von SRPs besteht darin, dass SRPs bei ihrer Fortpflanzung mutieren und sich zu mehreren Arten entwickeln. Wenn eine Art andere Sonden jagt, kann die Gesamtpopulation reduziert werden und der Explorationsaufwand kann fehlschlagen. Ich habe diese Lösung mit klassischen ökologischen Raubtier-Beute-Modellen untersucht, die noch nie zuvor auf einer interstellaren Skala angewendet wurden. Dies ist ein bisschen wie das Studium der Ökologie mehrerer Inseln, wobei die Raubtiere und Beute Vögel sind, die zu nahe gelegenen Inseln fliegen können. “
Glücklicherweise (oder leider, abhängig von Ihrer Sichtweise) zeigten die Ergebnisse von Forgans Simulationen, dass die Gesamtpopulation nicht drastisch beeinflusst würde, wenn einige SRPs versagen und sich wie Beserkersonden verhalten würden. Kurz gesagt, die Beutesonden würden Wege finden, um zu überleben, was zum großen Teil ihrer Fortpflanzungsfähigkeit zu verdanken ist.
"Ich fand heraus, dass die gesamte Sondenpopulation sehr hoch bleiben kann, selbst wenn Raubtiere anwesend sind", sagte er. "Dies schien wahr zu sein, unabhängig von den Annahmen, die ich darüber gemacht habe, wie" hungrig "die Raubtiere waren oder wie sich die Sonden in der Galaxie bewegten."
Natürlich haben diese Ergebnisse signifikante Auswirkungen auf die SRP-Hypothese und ihre Beziehung zum Fermi-Paradoxon. Und wie bereits erwähnt, können sie sowohl als gute als auch als schlechte Nachrichten angesehen werden. Einerseits rettet es die Idee, dass es möglicherweise außerirdische Sonden gibt, die wir finden können. Auf der anderen Seite wirft es die Frage auf, warum wir keine gefunden haben, und bestätigt damit das lästige Fermi-Paradoxon. Oder wie Forgan es ausdrückte:
„Für mich ist das SRP-Argument dadurch stärker als je zuvor. Dies macht eine mögliche Lösung (die Predator-Prey-Lösung) als Mittel zum Entfernen von SRPs aus der Milchstraße viel weniger machbar. Wir müssen noch genauer darüber nachdenken, warum wir keine Anzeichen für intelligentes Leben jenseits der Erde sehen. "
Zum Guten oder zum Schlechten gilt das Fermi-Paradoxon immer noch. Für viele SETI-Forscher und Enthusiasten hängt die Hoffnung vom Einsatz von Weltraumteleskopen der nächsten Generation in den kommenden Jahren ab. Dazu gehören die lang erwarteten James Webb Weltraumteleskop (JWST) und die Weitfeld-Infrarot-Weltraumteleskop (WFIRST), die geistigen und wissenschaftlichen Nachfolger von Hubble, Kepler, Spitzer, und andere.
Es gibt auch bodengestützte Arrays wie das Extrem großes Teleskop (ELT), die 30-Meter-Teleskop (TMT) und die Riesiges Magellan-Teleskop (GMT), die bis 2020 ihren Betrieb aufnehmen wird. Mit der verbesserten Empfindlichkeit und Auflösung dieser Instrumente erwarten die Wissenschaftler viel mehr über das Universum und die vielen Exoplaneten, die in der lokalen Galaxie existieren.
Und während wir mit diesen verbesserten Instrumenten weiterhin nach Anzeichen außerirdischer Intelligenz suchen, können wir uns immer versichern, dass das Universum ein wirklich WIRKLICH großer Ort ist. Wie der verstorbene, großartige Carl Sagan berühmt sagte: "Wenn wir allein im Universum sind, scheint es sicher eine schreckliche Verschwendung von Platz zu sein."
Oder wenn Sie eine strengere und mehrdeutigere Sichtweise bevorzugen, ist es gut, sich an die Worte des verstorbenen (und ebenso großen) Arthur C. Clarke zu erinnern: „Es gibt zwei Möglichkeiten: Entweder sind wir allein im Universum oder wir sind es nicht . Beide sind gleichermaßen erschreckend. “
Nach allem, was wir wissen, gibt es da draußen keinen Mangel an ETIs, und vielleicht sollten wir es nicht eilig haben, sie zu treffen. Nach allem, was wir wissen, sind sie unglaublich fortgeschritten und haben keine Angst, ein paar Ameisenhaufen umzuwerfen! Oder es ist möglich, dass sie es nicht eilig haben, uns zu treffen. Und wer kann ihnen angesichts unserer Erfolgsbilanz die Schuld geben?
In der Zwischenzeit geht die Suche weiter! Schauen Sie sich auch dieses informative TED-Ed-Video zu von Neumann-Sonden an:
