Droga Mleczna obfituje w miliardy gwiazd oraz planet, które znajdują się w niebotycznych odległościach od Ziemi. Spoglądając na ogrom naszej galaktyki, często zastanawiamy się nad tym, czy kiedykolwiek dotrzemy do obcych światów. Jak daleko może dotrzeć zaawansowana cywilizacja? Istnieje koncepcja hipotetycznego urządzenia, które może się okazać bardzo pomocne w eksploracji dalekiego kosmosu. Wg naukowców sondy von Neumanna, czyli samoreplikujące maszyny mogą doprowadzić do kolonizacji nawet całej Drogi Mlecznej.
Sonda von Neumanna bierze swoją nazwę od nazwiska Johna von Neumanna, który był amerykańskim fizykiem i matematykiem węgierskiego pochodzenia. Ten genialny naukowiec zajmował się m.in. projektowaniem urządzeń, które mogłyby konstruować własne kopie. Takie urządzenia nazywane są maszynami samoreplikującymi. Koncepcja ta zakłada, że maszyna uzyskuje energię i surowce ze środowiska, po czym przetwarza surowce w swoje elementy i montuje z nich swoją kopię. W ten sposób bez ingerencji człowieka, maszyna mogłaby wyprodukować dowolną ilość swoich kopii. Sam Neumann nigdy nie łączył idei samoreplikujących maszyn z eksploracją kosmosu, jednak w późniejszych latach połączono oba pomysły. Zaowocowało to powstaniem koncepcji samoreplikującej sondy kosmicznej, nazywanej sondą von Neumanna.
Idea takich sond pojawiała się w wielu książkach z gatunku science-fiction. Jako pierwszy w literaturze naukowej temat ten poruszył brytyjski informatyk Michael Arbib. W 1980 roku amerykański fizyk Robert Freitas przedstawił szczegółową analizę takiej sondy. Urządzenie zostałoby wysłane do sąsiedniego układu gwiezdnego, gdzie korzystając z surowców naturalnych wydobytych np. z planetoid czy księżyców zbudowałoby swoje kopie. Następnie kopie zostałyby wysłane do kolejnych systemów, powtarzając cały proces i powielając się w tempie wykładniczym. Ilość sond zaczęłaby się znacznie powiększać, co doprowadziłoby do ciekawych rezultatów.
Robert Freitas przyjął dwa założenia. Po pierwsze, uznał, że sondy mogłyby uzyskać prędkość przelotową równą 10% prędkości światła dzięki zastosowaniu napędu jądrowego. Rozmiar sondy mógłby być bardzo niewielki, co pozwoliłoby uzyskiwać ogromne prędkości. Po drugie, sondy raz na 500 lat zakładałyby fabrykę samoreplikujących się sond pracującą z wydajnością jednej sondy na 500 lat. W ten sposób wg obliczeń Freitasa wszystkie sondy mogłyby dotrzeć do wszystkich gwiazd w Drodze Mlecznej w ciągu pół miliona lat. Taki czas w kosmicznej skali wydaje się naprawdę niewielki. Prędkość sond można by zwiększyć np. do 20% prędkości światła co przyspieszyłoby kolonizację Drogi Mlecznej. Z drugiej strony nawet zmniejszenie prędkości do zaledwie 1% prędkości światła wciąż pozwoliłoby na relatywnie szybki podbój całej galaktyki. W tym momencie pojawia się istotny problem – czy takie sondy służyłyby do kolonizacji czy też może do nieco innych celów?
Każda sonda po zbudowaniu kopii mogłaby przystąpić do wykonywania wyznaczonego wcześniej zadania. Wyróżnia się kilka wariantów zastosowania takich sond. Pierwszy z nich odnosi się do obcych cywilizacji i próby nawiązania z nimi kontaktu. Gdyby sonda w którymś układzie gwiezdnym natrafiła na ślad inteligentnych istot, mogłaby próbować nawiązać z nimi kontakt. Aby tego dokonać, niezbędne byłoby wyposażenie sondy w zaawansowaną sztuczną inteligencję oraz możliwie dużą wiedzę na temat własnej cywilizacji i kultury. Pozwoliłoby to sondzie przeprowadzać pełną interakcję z obcymi na miejscu, niezależnie od tego jak daleko byłoby to od macierzystej planety.
Takie sondy komunikacyjne nazywane są sondami Bracewella, od nazwiska fizyka, który zaproponował taki rodzaj komunikacji z kosmitami. W przypadku gdyby sonda natknęła się na cywilizację, która byłaby od nas bardziej rozwinięta, to kwestia komunikacji mogłaby się odbyć w sposób bezpośredni. Z kolei jeśli sonda trafiłaby na dość prymitywne istoty, np. takie jak ziemski Homo Erectus, to mogłaby zostać zaprogramowana tak, aby je spokojnie obserwować lub też wpłynąć na ewolucję ich życia. Taki wariant został zaprezentowany w znakomitym filmie 2001 Odyseja Kosmiczna, gdy monolit będący sondą kosmiczną pojawił się przed hominidami, wpływając na ich rozwój. Co ciekawe, brytyjski fizyk Paul Davies zasugerował możliwość istnienia obcych sond takiego typu w naszym układzie, np. na Księżycu.
Kolejny wariant sond to tzw. sondy Berserk, które byłyby przeciwieństwem sond Bracewella. Zamiast szukać nici porozumienia z obcymi istotami, zostałyby zaprogramowane do wyszukiwania i niszczenia wszelkich form życia które napotkają. Nazwa "Berserk" pochodzi z serii książek science-fiction autorstwa Freda Saberhagena, w której ludzkość prowadzi wojnę z maszynami tego typu. Wg autora, w takim wariancie złowroga cywilizacja zapewne wysyłałaby znacznie więcej kopii do każdego systemu gwiezdnego. Sondy tworzyłyby roje i unicestwiałyby wszystko co napotkają na swojej drodze. Takie urządzenia mogłyby być tworzone przez szczególnie ksenofobiczne cywilizacje, bądź też powstawać w wyniku jakichś błędów lub "mutacji" w bardziej pokojowych sondach.
Następny wariant to tzw. sondy kolonizacyjne. W tym wariancie urządzenia zostałyby zaprogramowane do tego aby rozsiewać życie po całej galaktyce. Taka sonda przechowywałaby w jakiejś postaci zalążki życia z macierzystej planety, potencjalnie również gatunku który ją stworzył. Po znalezieniu planety mającej odpowiednie warunki lub też nadającej się do terraformowania, próbowałaby stworzyć na niej odpowiednią biosferę. Aby tego dokonać zaawansowana sonda ożywiałaby przechowywane embriony lub też tworzyłaby za pomocą nanotechnologii organizmy według instrukcji zapisanych w pamięci.
Takie rozwiązanie mogłoby służyć terraformowaniu i przygotowaniu miejsca pod przyszłą kolonizację. Gdyby jednak planeta znajdowała się o tysiące lat świetlnych od macierzystej planety to być może sama sonda rozpoczęłaby proces kolonizacji. Sztuczna inteligencja zaprogramowana w sondzie przechowywałaby wiedzę i kulturę swoich twórców oraz potrafiłaby wychować i wyedukować ich nowe pokolenie. Nie wiadomo jednak czy cywilizacja dysponująca tak rozwiniętą technologią potrzebowałaby w ogóle kolonizować inne planety.
Jak na razie nasz poziom techniki nie pozwala na stworzenie sond von Neumanna. Takie kosmiczne urządzenia wciąż pozostają melodią przyszłości, kiedy to zapragniemy wejść w kontakt z inną cywilizacją, skolonizować inne światy lub też po prostu prowadzić międzygwiezdne badania. Niewykluczone jednak, że gdzieś w Drodze Mlecznej już dawno temu istniały zaawansowane cywilizacje, które zbudowały takie sondy. To prowadzi nas do bardzo ciekawego problemu. Skoro w naszej galaktyce istnieje tyle miliardów planet na których powinny się rozwinąć inteligentne istoty to dlaczego nie natknęliśmy się dotąd na żadną samoreplikującą sondę kosmiczną?
Wg obliczeń Roberta Freitasa wystarczyłoby pół miliona lat aby odpowiednio rozwinięta cywilizacja była w stanie wysłać sondy do wszystkich układów gwiezdnych w Drodze Mlecznej. Dodatkowo zdaniem grupy astrofizyków z Uniwersytetu Cornella, ponad 75% gwiazd znajdujących się w strefie Drogi Mlecznej, która sprzyja powstawaniu życia, jest starszych od naszego Słońca. Istnieje zatem duże prawdopodobieństwo, że kosmiczne cywilizacje byłyby znacznie starsze od ziemskiej. Mimo to, nie zaobserwowaliśmy żadnej obcej sondy kosmicznej. Istnieją trzy wyjaśnienia tego problemu.
Pierwszy z nich, bardzo pesymistyczny i smutny, zakłada, że jesteśmy sami we wszechświecie lub też że żadna cywilizacja w Drodze Mlecznej nigdy nie osiągnęła takiego poziomu aby wysyłać sondy von Neumanna. Amerykański fizyk Frank Tipler wskazywał, że brak takich sond sugeruje, że kosmici zwyczajnie nie istnieją. W odpowiedzi Carl Sagan stwierdził, że odpowiednio zaawansowana cywilizacja starałaby się zniszczyć takie sondy, w obawie, że ich zawrotne tempo replikacji zacznie stanowić zagrożenie. Dodatkowo niewykluczone, że wiele zaawansowanych cywilizacji uległo autodestrukcji z powodu wojen jądrowych lub kosmicznych katastrof, zanim jeszcze mogli wysyłać takie sondy.
Kolejne wyjaśnienie może być takie, że samoreplikująca się sonda znajduje się w pobliżu Ziemi, ale my nie jesteśmy tego świadomi. Być może urządzenie obcej cywilizacji monitoruje rozwój życia na naszej planecie już od tysięcy lat, jednak zostało tak zaprogramowane aby w ogóle nie interweniować. Milczący obserwator prowadzi jedynie badania naszej kultury oraz naszego rozwoju i przesyła dane na macierzystą planetę. Taki wariant kojarzy się z hipotezą zoo, zgodnie z którą obcy nie nawiązują z nami kontaktu, gdyż wolą nas obserwować, w oczekiwaniu aż osiągniemy odpowiedni poziom rozwoju.
Ostatnie wyjaśnienie zakłada, że taka sonda dotarła na Ziemię już bardzo dawno temu i wpłynęła na rozwój życia na naszej planecie. Być może stało się to już kilka miliardów lat temu, gdy takie urządzenie zasiało zarodniki życia na Ziemi w postaci bakterii. Przypomina to nam hipotezę panspermii kierowanej poruszaną w jednym z poprzednich odcinków. Inny wariant tego wyjaśnienia zakłada, że tak jak w Odysei Kosmicznej, jakiś rodzaj inteligentnej sondy wpłynął na rozwój pierwszych ziemskich hominidów, niejako naznaczając ich dalszą ścieżkę ewolucji. Kwestia tego, czy odwiedziły nas kiedyś sondy von Neumanna pozostaje niewiadomą. Jeśli nas odwiedziły to raczej nie były to sondy typu Berserk. Co prawda Ziemia przeżyła w swojej historii wiele masowych wymierań, jednak ciężko uwierzyć aby zaprogramowana, inteligentna sonda całkowicie nie eksterminowała życia na danej planecie.
Sondy von Neumanna to interesujący przykład na to jak można eksplorować kosmos. Mogą służyć jako kosmiczna arka życia, jako rodzaj urządzenia do komunikacji z innymi cywilizacjami lub też do eksterminacji obcych form życia. Być może Ziemianie już niebawem zaczną opracowywać takie urządzenia. Tylko od nas zależy czy użyjemy ich do celów pokojowych czy też raczej wrogich. Kto wie, może to my jako pierwsi skolonizujemy całą Drogę Mleczną.
