Durante gli anni '40, lo scienziato ungherese-americano John von Neumann sviluppò una teoria matematica su come le macchine potessero riprodursi all'infinito. Questo lavoro ha dato origine all'idea delle "sonde von Neumann", una classe di sonde interstellari (SRP) autoreplicanti che potrebbero essere utilizzate per fare qualsiasi cosa, dall'esplorazione dell'Universo alla semina con la vita e all'intervento nell'evoluzione delle specie.
Alcuni hanno naturalmente suggerito che questa sia una ricerca SETI focalizzata, che implicherebbe la ricerca di segni di veicoli spaziali autoreplicanti nella nostra galassia. Ma come sempre accade con proposte come queste, il paradosso di Fermi alla fine si riafferma ponendo l'annosa domanda: "Dov'è tutti?" Se ci sono civiltà aliene là fuori, perché non abbiamo trovato alcuna prova dei loro SRP?
Secondo Duncan H. Forgan, ricercatore presso il Centre for Exoplanet Science nel Regno Unito dell'Università di St. Andrews, la risposta potrebbe essere che queste sonde alla fine si trasformano in sonde predatrici (alias. Beserkers) e finiscono per distruggersi. Forgan ha presentato questo argomento in uno studio, intitolato "Comportamento predatore-preda nelle sonde interstellari autoriplicanti", recentemente apparso in prestampa online.
L'idea di macchine che si auto-sostituiscono è un'antica tradizione, con riferimenti risalenti al filosofo del XVII secolo René Descartes. Secondo un popolare aneddoto, Cartesio riferiva alla regina Cristina di Svezia che il corpo umano era essenzialmente una macchina. La regina quindi indicò un orologio vicino e ordinò a Cartesio, "assicurati che riproduca la prole".
Tuttavia, fu John von Neumann a proporre per primo un quadro concettuale per una macchina cinematica in grado di auto-replicarsi. Durante una serie di conferenze tenute nel 1948 e nel 1949, condivise il suo concetto di macchina che utilizzava un magazzino di pezzi di ricambio per costruire macchine identiche basate su un programma memorizzato in un nastro di memoria.
Una volta completato, l'assemblatore avrebbe copiato il contenuto del suo nastro di memoria su quello del duplicato, che avrebbe quindi iniziato a costruire un'altra macchina basata sullo stesso identico design. Queste idee sarebbero poi state rese popolari in un articolo apparso in un numero del 1955 di Scientific American, intitolato "L'uomo visto come una macchina" (scritto da un altro famoso scienziato ungherese-americano, John G. Kemeny).
Von Neumann avrebbe successivamente perfezionato questa proposta sviluppando un modello per un autoreplicatore basato su automi che funzionavano a livello cellulare, replicandosi in modo esponenziale e infinito. Richard Feynman avrebbe approfondito questa idea con la sua conferenza all'incontro dell'American Physical Society (APS) a Caltech nel 1959, "C'è un sacco di spazio in basso".
Questa lezione ispirerebbe Eric K. Drexler (spesso chiamato il "padre della nanotecnologia") a proporre la sua idea per assemblatori molecolari nel suo famoso libro del 1986 Engines of Creation: la prossima era della nanotecnologia. Questi e altri studi hanno indicato che macchine auto-replicanti infinite erano una possibilità, il che naturalmente ha dato origine all'idea che un'intelligenza extraterrestre avanzata (ETI) avrebbe potuto già farlo.
È qui che entrano in gioco la questione degli SRP e il paradosso di Fermi. Come il dottor Forgan ha spiegato a Space Magazine via e-mail:
“La spinta principale è che se si possono realizzare SRP, dovrebbero essere in grado di esplorare la Galassia in circa 10-100 milioni di anni. Questo è molto più breve dell'età della Terra, quindi a parità di condizioni, se si possono fare SRP, allora è probabile che la Galassia sarebbe stata esplorata completamente molte volte e una sonda dovrebbe essere nel Sistema Solare in questo momento. Ma non ne vediamo uno! Allora perché non vediamo segni di SRP? ”
Una domanda davvero valida, e che alcuni scienziati ritenevano fosse stata affrontata quando "Oumuamua navigava attraverso il nostro Sistema Solare. Dopo aver analizzato il suo strano comportamento, Shmuel Bialy e il professor Abraham Loeb dell'Istituto Harvard-Smithsonian per il calcolo teorico (ITC) hanno rischiato che "Oumuamua potrebbe essere una vela solare o i resti di una sonda interstellare.
Sfortunatamente, le successive analisi hanno indicato che questo misterioso oggetto era molto probabilmente il frammento di una cometa disintegrata. Sebbene fonte di delusione per molti, il modo in cui "Oumuamua ha ispirato così tanto il modo di fare ricerca è stato impressionante. Ha inoltre sottolineato quanto sia difficile la ricerca di prove di ETI. Ecco perché la teoria che Forgan ha testato è così attraente.
Potrebbe essere che non stiamo vedendo prove di ETI perché le prove si stanno rimuovendo attivamente (almeno per quanto riguarda gli SRP)? Per testare questa teoria, il Dr. Forgan ha applicato modelli basati sulle equazioni di Lotka-Volterra (alias equazioni predatore-preda) a una popolazione teorica di SRP. Queste equazioni sono in genere utilizzate per descrivere la dinamica dei sistemi biologici in cui due specie interagiscono.
In questo caso, le equazioni sono state riproposte per descrivere cosa accadrebbe se alcune di queste sonde iniziassero a funzionare in modo anomalo e iniziassero a consumare le proprie. Come ha spiegato Forgan:
“Una soluzione alla mancanza di SRP è che gli SRP mutano mentre si riproducono e si evolvono in più specie. Se una specie preda di altre sonde, la popolazione totale può essere ridotta e lo sforzo di esplorazione può fallire. Ho studiato questa soluzione usando i classici modelli ecologici predatori-prede, che non sono mai stati applicati prima su scala interstellare. È un po 'come studiare l'ecologia di più isole, con i predatori e le prede che sono uccelli che possono volare verso le isole vicine. ”
Fortunatamente (o sfortunatamente, a seconda del tuo punto di vista), i risultati delle simulazioni di Forgan indicano che se alcuni SRP non funzionassero e iniziassero a comportarsi come sonde Beserker, la popolazione totale non verrebbe influenzata in modo drastico. In breve, le sonde “preda” avrebbero trovato il modo di sopravvivere, grazie in gran parte alla loro capacità di riprodursi.
"Ho scoperto che la popolazione totale di sonde può rimanere molto elevata, anche con i predatori presenti", ha detto. "Questo sembrava essere vero indipendentemente dalle ipotesi che avevo fatto su quanto fossero" affamati "i predatori o su come le sonde si muovevano attorno alla Galassia."
Naturalmente, questi risultati hanno implicazioni significative per l'ipotesi SRP e come si collega al paradosso di Fermi. E, come notato, possono essere visti sia come buone che come cattive notizie. Da un lato, salva l'idea che ci possano essere sonde aliene là fuori che possiamo trovare. Dall'altro, solleva la questione del perché non ne abbiamo trovato nessuno, riaffermando così il fastidioso paradosso di Fermi. O come diceva Forgan:
“Per me, questo rende l'argomento SRP più forte che mai. Rende una possibile soluzione (la soluzione Predator-Prey) molto meno fattibile come mezzo per rimuovere gli SRP dalla Via Lattea. Dovremo pensare ancora di più al perché non vediamo segni di vita intelligente oltre la Terra ".
Nel bene e nel male, il paradosso di Fermi è ancora valido. Per molti ricercatori e appassionati di SETI, molte speranze dipendono dal dispiegamento di telescopi spaziali di prossima generazione nei prossimi anni. Questi includono i tanto attesi James Webb Space Telescope (JWST) e il Telescopio spaziale a infrarossi ad ampio campo (WFIRST), i successori spirituali e scientifici di Hubble, Kepler, Spitzer, e altri.
Esistono anche array terrestri come il Telescopio estremamente grande (ELT), il Telescopio da trenta metri (TMT) e Giant Magellan Telescope (GMT) che inizierà le operazioni entro il 2020. Con la sensibilità e la risoluzione migliorate di questi strumenti, gli scienziati si aspettano di imparare molto di più sull'Universo e sui molti esopianeti che esistono nella galassia locale.
E mentre continuiamo a cercare segni di intelligenza extra-terrestre usando questi strumenti migliorati, possiamo sempre rassicurarci che l'Universo è un posto davvero, DAVVERO grande. Come ha affermato il defunto grande Carl Sagan, "Se siamo soli nell'Universo, sembra sicuramente un terribile spreco di spazio".
Oppure, se preferisci una visione più netta e ambigua delle cose, è bene ricordare le parole del defunto (e altrettanto grande) Arthur C. Clarke - “Esistono due possibilità: o siamo soli nell'Universo o non lo siamo . Entrambi sono ugualmente terrificanti. "
Per quanto ne sappiamo, potrebbe non esserci carenza di ETI là fuori, e forse non dovremmo avere fretta di incontrarli. Per quanto ne sappiamo, sono incredibilmente avanzati e non hanno paura di rovesciare qualche formicaio! O è possibile che non abbiano fretta di incontrarci; e dato il nostro track record, chi può biasimarli?
Nel frattempo, la ricerca continua! E assicurati di dare un'occhiata a questo video informativo TED-Ed sulle sonde von Neumann:
