Природа наложила на нас существенные ограничения в путешествии по просторам космоса. Поскольку мы не можем перемещаться быстрее скорости света (нам это запрещает специальная теория относительности), время полета даже к ближайшим звездам даже с близкой к световой скоростью (которую мы пока не можем достичь) составляет десятки и сотни лет. За это время космонавты состарятся и умрут, автоматическая станция исчерпает свой энергетический ресурс и будет необратимо повреждена космическим излучением. Но выход есть! Почему бы не послать к другим звездам самовоспроизводящихся роботов?
Открытие на кончике пера
Американский математик венгерского происхождения Джон фон Нейман теоретически обосновал возможность самовоспроизводящегося механизма. Это был бы искусственный аппарат, который вел бы себя совсем как живой: при наличии достаточного количества ресурсов, он строил бы свои точные копии. Эти копии могли бы строить собственные копии — в общем, плодиться и размножаться, как, например, бактерии или другие микроорганизмы. Вероятно, со временем в них даже возникали бы мутации, то есть сбои алгоритма построения новых копий.
Фон Нейман, во-первых, описывал чисто математическую модель того, как эта концепция могла бы существовать, а во-вторых, не прикладывал ее к освоению космического пространства. Но это быстро сделали за него и даже назвали гипотетический аппарат в честь ученого зондом фон Неймана.
К примеру, мы можем создать несколько космических аппаратов (лучше несколько, ведь они могут сломаться по дороге — жесткое космическое излучение никто не отменял), которые отправятся в соседнюю звездную систему. Там они найдут где-нибудь необходимые ресурсы для строительства себе подобных — и вот мы уже получили новые межпланетные аппараты. Эти аппараты летят в следующую систему, и так мы постоянно расширяем свои знания о Вселенной. Подобные зонды можно использовать и для добычи ресурсов или исследования других тел в самой Солнечной системе.
Курочка по зернышку клюет
Впрочем, миссии и конструкция подобных аппаратов могут быть очень разными. Главное свойство зондов фон Неймана — это способность к самовоспроизводству.
Классический зонд фон Неймана — это исследователь, который мы запускаем для сбора информации о другой звездной системе. Прибыв к месту назначения, зонд собирает информацию и передает ее на Землю. Зонд можно запрограммировать по-разному, чтобы в зависимости от того, что аппарат обнаружил, он задействовал разные алгоритмы.
Один из главных поставщиков идей для научной фантастики, физик и математик Фримен Дайсон, предложил зонд фон Неймана, позже названный астрокурицей — спасибо одному из слушателей лекции Дайсона в Аделаиде. Этот зонд предназначен для исследований в пределах одной планетной системы. Астрокурица сочетает в себе достижения генной инженерии, микроэлектроники и космонавтики.
Астрокурица — это небольшой аппарат (весом до килограмма), который запускается с Земли традиционной ракетой. По прибытии в космос зонд как бы «вылупляется» (отсюда и название) и начинает отращивать коллектор для солнечной энергии. Этот коллектор питает ионный двигатель, который позволит астрокурице совершить путешествие к другим планетам. Прибыв на орбиту, зонд собирает необходимое вещество с лун или колец для того, чтобы поддерживать свою работу — фактически питается. Таким образом, астрокурица может работать долгое время на окраинах Солнечной системы, а нам не понадобится постоянно запускать новые и новые аппараты и ждать десятилетия, пока они прибудут в пункт назначения, чтобы начать исследования.
Весь мир в труху!
В цикле романов и рассказов Фреда Томаса Саберхагена «Берсеркер» описывается вариант использования самовоспроизводящихся роботов в качестве оружия. Распространяя свое влияние по Галактике, человечество сталкивается с армией запрограммированных на уничтожение аппаратов. Они нападают на любую жизнь, которую могут найти, поэтому их назвали берсеркерами. Раса, которая их построила для войны, сама была уничтожена берсеркерами, и теперь они, уже полностью автономно от своих создателей, продолжают вечную войну. Каждый аппарат сам по себе не является машиной фон Неймана, однако их совокупность полностью соответствует всем свойствам этой концепции.
Джон Бранденбург, физик из Калифорнийского университета, полагает, что берсеркеры могли стать одной из причин гибели гипотетической марсианской цивилизации. По его версии, таким образом некая развитая цивилизация может избавляться от потенциальных конкурентов.
Диаметрально противоположная берсеркера — корабль-сеятель. Развитая цивилизация, способная построить множество зондов фон Неймана, может разослать их в космической пространство, нагрузив генетическими образцами форм жизни с их родной планеты (или даже генетической информацией самих создателей). Обнаружив пригодную для жизни планету, сеятель воспроизводит жизненные формы, используя молекулярные технологии.
Впрочем, такие аппараты могут быть и агрессивными колонизаторами, если их алгоритмы предполагают распространение собственных форм жизни вне зависимости от того, обитаема ли найденная планета.
Сеятели популярны среди сторонников теории панспермии — идеи о том, что жизнь занесена на Землю из космоса. Так, биолог Милтон Уэйнрайт заявил, что вместе с коллегами обнаружил в стратосфере титановые микрозонды, содержащие, как он полагает, микроорганизмы внеземного происхождения. Уэйнрайт не утверждает, что это зонды фон Неймана, однако предлагает подробно изучить найденные образцы. Впрочем, рецензируемые журналы статью Уэйнрайта к публикации не приняли, а с 2015 года он, кажется, нисколько не продвинулся в своем открытии.
Живое или неживое?
С зондами фон Неймана связана этическая проблема. Являются ли они живыми существами и, соответственно, должны ли мы будем в будущем, если эта технология будет реализована и широко распространится, относится к ним как ко всему живому? По сути, эти аппараты способны размножатся, анализировать входящую информацию, обучаться (если они построены по принципу нейросети), мутировать (по сути, сбои в алгоритмах, которые могут возникнуть, не отличаются от мутаций в ДНК живых организмов) и даже конкурировать за ресурсы с другими зондами.
Упоминавшийся Фриман Дайсон полагает (его мнение приведено в книге Митио Каку «Гиперпространство. Научная одиссея через параллельные миры, дыры во времени и десятое измерение»), что нынешняя космическая программа человечества крайне неэффективна. Большие промежутки между запусками и сложности с выводом в космос полезной нагрузки тормозят освоение Солнечной системы. Самовоспроизводящиеся машины физик считает гораздо более разумным способом исследования ближайшего космоса, полагая, что это сильно ускорит наш переход к цивилизации I типа (то есть такой, которая использует всю энергию своей планеты). Согласно исследованию астронома из Университета Беркли Франсиско Вальдеса и Роберта Фрейтаса самовоспроизводящаяся машина, перемещающаяся со скоростью всего 0,1 световой, может распространиться по Млечному Пути всего за 500 тысяч лет. Конечно, в рамках человеческой жизни это невероятно много, но в рамках Вселенной — тьфу. Зато наши очень далекие предки (если они у нас будут) смогут гордо носить звание покорителей Галактики.
Общество, наделённое выраженным стремлением к экспансии, расширит свою территорию, вместо единственной планеты (I тип) всего за несколько тысячелетий займёт биосферу целой звёзды (II тип), а потом и всей галактики (III тип), на что ей понадобится лишь несколько миллионов лет. Вид, который миновал стадию развития, соответствующую II типу, уже неуязвим и вряд ли вымрет даже в случае худших из возможных стихийных бедствий или искусственных катастроф.
Фримен Дайсон. «Растревоженная Вселенная»