Trong những năm 1940, nhà khoa học người Mỹ gốc Hungary John von Neumann đã phát triển một lý thuyết toán học về cách máy móc có thể tự sinh sản vô tận. Công trình này đã đưa ra ý tưởng về việc von von Neumann thăm dò ý kiến, một loại tàu thăm dò giữa các vì sao tự sao chép (SRP) có thể được sử dụng để làm mọi thứ từ khám phá Vũ trụ đến gieo mầm sự sống và can thiệp vào quá trình tiến hóa của loài.
Một số người tự nhiên cho rằng đây là một nghiên cứu tập trung của SETI, sẽ đòi hỏi phải tìm kiếm các dấu hiệu của tàu vũ trụ tự sao chép trong thiên hà của chúng ta. Nhưng như mọi khi với các đề xuất như thế này, Nghịch lý Fermi cuối cùng cũng tự trấn an mình bằng cách đặt câu hỏi muôn thuở - Câu hỏi mọi người ở đâu? Nếu có những nền văn minh ngoài hành tinh ngoài kia, tại sao trú ẩn, chúng tôi tìm thấy bất kỳ bằng chứng nào về SRP của họ?
Theo một Duncan H. Forgan, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Khoa học Exoplanet của Đại học St. Andrew ở Anh, câu trả lời có thể là những tàu thăm dò này cuối cùng đã ăn sâu vào tàu thăm dò (hay còn gọi là kẻ xâm lược) và cuối cùng tự hủy diệt. Forgan đã trình bày lập luận này trong một nghiên cứu, có tiêu đề Hành vi săn mồi trước tiên trong hành vi tự sao chép giữa các vì sao, đã xuất hiện gần đây trên bản in trực tuyến.
Ý tưởng về máy móc tự thay thế là một thời đại, với các tài liệu tham khảo có niên đại từ thế kỷ 17 René Descartes. Theo một giai thoại phổ biến, Descartes liên quan đến Nữ hoàng Christina của Thụy Điển rằng cơ thể con người thực chất là một cỗ máy. Nữ hoàng sau đó được cho là đã chỉ vào một chiếc đồng hồ gần đó và ra lệnh cho Descartes, nhận thấy rằng nó sinh sản con đẻ.
Tuy nhiên, chính John von Neumann là người đầu tiên đề xuất một khung khái niệm cho một cỗ máy động học có khả năng tự sao chép. Trong một loạt các bài giảng mà ông đã giảng dạy vào năm 1948 và 1949, ông đã chia sẻ khái niệm của mình cho một cỗ máy sử dụng kho dự trữ phụ tùng để chế tạo các máy giống hệt nhau dựa trên một chương trình được lưu trong băng nhớ.
Sau khi hoàn thành, trình biên dịch sẽ sao chép nội dung của băng nhớ vào phần sao chép, sau đó sẽ bắt đầu xây dựng một máy khác dựa trên cùng một thiết kế. Những ý tưởng này sau đó sẽ được phổ biến trong một bài báo xuất hiện trong số ra năm 1955 Khoa học Mỹ có tiêu đề là người đàn ông được xem như một người máy (được viết bởi một nhà khoa học người Mỹ gốc Hungary nổi tiếng khác, John G. Kemeny).
Von Neumann sau đó sẽ tinh chỉnh đề xuất này bằng cách phát triển một mô hình cho máy tự sao chép dựa trên các máy tự động hoạt động ở cấp độ tế bào, tự sao chép theo cấp số nhân và vô hạn. Richard Feynman sẽ mở rộng ý tưởng này bằng bài giảng của mình tại cuộc họp của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ (APS) tại Caltech năm 1959, ở đó có rất nhiều phòng ở phía dưới.
Bài giảng này sẽ truyền cảm hứng cho Eric K. Drexler (thường được gọi là cha đẻ của công nghệ nano, đề xuất ý tưởng của ông cho các nhà lắp ráp phân tử trong cuốn sách nổi tiếng năm 1986 của ông Động cơ của sự sáng tạo: Kỷ nguyên sắp tới của công nghệ nano. Những nghiên cứu này và các nghiên cứu khác chỉ ra rằng những cỗ máy tự sao chép vô tận là một khả năng, điều này tự nhiên làm nảy sinh quan niệm rằng một trí thông minh ngoài hành tinh tiên tiến (ETI) có thể đã thực hiện được.
Đây là nơi phát sinh vấn đề về SRP và Nghịch lý Fermi. Như Tiến sĩ Forgan đã giải thích với Tạp chí Vũ trụ qua email:
Lực đẩy chính là nếu SRP có thể được tạo ra, thì chúng sẽ có thể khám phá Thiên hà trong khoảng 10 - 100 triệu năm. Thời gian này ngắn hơn nhiều so với tuổi của Trái đất, vì vậy tất cả mọi thứ đều bình đẳng, nếu có thể tạo ra SRP, thì rất có thể Galaxy sẽ được khám phá đầy đủ nhiều lần và một đầu dò phải ở trong Hệ Mặt trời ngay bây giờ. Nhưng chúng tôi không thấy một! Vậy tại sao chúng ta không thấy dấu hiệu của SRP?
Một câu hỏi hợp lệ thực sự, và một câu hỏi mà một số nhà khoa học tin rằng đã được giải quyết khi ‘Oumuamua đi thuyền qua Hệ mặt trời của chúng ta. Sau khi phân tích hành vi kỳ lạ của nó, Shmuel Bialy và Giáo sư Abraham Loeb của Viện tính toán lý thuyết Harvard-Smithsonian (ITC) đã mạo hiểm nổi tiếng rằng ‘Oumuamua có thể là một cánh buồm mặt trời hoặc tàn dư của tàu thăm dò liên sao.
Thật không may, phân tích tiếp theo chỉ ra rằng vật thể bí ẩn này rất có thể là mảnh vỡ của một sao chổi tan rã. Trong khi một nguồn gây thất vọng cho nhiều người, cách Oumuamua truyền cảm hứng rất nhiều trong cách nghiên cứu là ấn tượng. Nó cũng nhấn mạnh việc tìm kiếm bằng chứng về ETI khó khăn như thế nào. Do đó, lý thuyết mà Forgan thử nghiệm rất hấp dẫn.
Có thể là chúng ta không thấy bằng chứng về ETI vì bằng chứng đang tích cực loại bỏ chính nó (ít nhất là về các SRP có liên quan)? Để kiểm tra lý thuyết này, Tiến sĩ Forgan đã áp dụng các mô hình dựa trên phương trình Lotka -Volterra (hay còn gọi là phương trình động vật ăn thịt) cho dân số lý thuyết về SRPs. Các phương trình này thường được sử dụng để mô tả động lực học của các hệ thống sinh học trong đó hai loài tương tác.
Trong trường hợp này, các phương trình được tái sử dụng để mô tả những gì sẽ xảy ra nếu một số trong các đầu dò này bắt đầu chạy điên cuồng và bắt đầu tiêu thụ của riêng chúng. Như Forgan đã giải thích:
Một giải pháp cho sự thiếu hụt SRP là các SRP đột biến khi chúng sinh sản và phát triển thành nhiều loài. Nếu một loài săn mồi trên các tàu thăm dò khác, thì tổng dân số có thể giảm và nỗ lực thăm dò có thể thất bại. Tôi đã nghiên cứu giải pháp này bằng cách sử dụng các mô hình sinh thái săn mồi cổ điển - con mồi chưa từng được áp dụng cho quy mô giữa các vì sao trước đây. Điều này giống như nghiên cứu hệ sinh thái của nhiều hòn đảo, với những kẻ săn mồi và con mồi là những con chim có thể bay đến các hòn đảo gần đó.
May mắn thay (hoặc không may, tùy thuộc vào quan điểm của bạn), kết quả mô phỏng của Forgan, chỉ ra rằng nếu một số SRP gặp trục trặc và bắt đầu hành xử như tàu thăm dò, thì tổng dân số sẽ không bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Nói tóm lại, các tàu thăm dò trước đó, các tàu thăm dò của người Viking sẽ tìm mọi cách để sống sót, phần lớn nhờ vào khả năng sinh sản của chúng.
Tôi thấy rằng tổng dân số thăm dò có thể ở mức rất cao, ngay cả với những kẻ săn mồi có mặt, ông nói. Điều này dường như là đúng bất kể những giả định mà tôi đã đưa ra về việc những kẻ săn mồi đói bụng như thế nào, hay những người thăm dò di chuyển về Galaxy.
Đương nhiên, những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với giả thuyết SRP và làm thế nào nó liên quan đến Nghịch lý Fermi. Và, như đã lưu ý, chúng có thể được xem là cả tin tốt và xấu. Một mặt, nó cứu vãn ý tưởng rằng có thể có những tàu thăm dò ngoài hành tinh ngoài kia để chúng ta tìm thấy. Mặt khác, nó đặt ra câu hỏi tại sao chúng ta lại tìm thấy bất kỳ điều gì, do đó, khẳng định lại Nghịch lý Fermi phiền phức. Hoặc như Forgan đã đặt nó:
Đối với tôi, điều này làm cho đối số SRP mạnh hơn bao giờ hết. Nó làm cho một giải pháp khả thi (giải pháp Predator-Prey) ít khả thi hơn như một phương tiện để loại bỏ SRP khỏi Dải Ngân hà. Chúng tôi sẽ phải suy nghĩ nhiều hơn về lý do tại sao chúng ta không thấy dấu hiệu của sự sống thông minh ngoài Trái đất.
Dù tốt hơn hay tồi tệ hơn, Nghịch lý Fermi vẫn đúng. Đối với nhiều nhà nghiên cứu và những người đam mê SETI, rất nhiều hy vọng sẽ được triển khai trong việc triển khai các kính viễn vọng không gian thế hệ tiếp theo trong những năm tới. Chúng bao gồm sự chờ đợi từ lâu Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) và Kính viễn vọng không gian hồng ngoại diện rộng (WFIRST), những người kế thừa tinh thần và khoa học Hubble, Kepler, Spitzer, và những người khác.
Ngoài ra còn có các mảng trên mặt đất như Kính thiên văn cực lớn (ELT), Kính thiên văn ba mươi mét (TMT) và Kính thiên văn Magellan khổng lồ (GMT) sẽ bắt đầu hoạt động vào năm 2020. Với độ nhạy và độ phân giải được cải thiện của các thiết bị này, các nhà khoa học hy vọng sẽ tìm hiểu nhiều hơn về Vũ trụ và nhiều hành tinh ngoại tồn tại trong thiên hà địa phương.
Và trong khi chúng ta tiếp tục tìm kiếm các dấu hiệu của trí thông minh ngoài hành tinh bằng cách sử dụng các công cụ cải tiến này, chúng ta luôn có thể tự trấn an rằng Vũ trụ là một nơi thực sự, THỰC SỰ. Càng về cuối, Carl Sagan vĩ đại còn nói một cách nổi tiếng - Trời Nếu chúng ta đơn độc trong vũ trụ, chắc chắn đó là một sự lãng phí không gian khủng khiếp.
Hoặc, nếu bạn thích một thứ rõ ràng và mơ hồ hơn về mọi thứ, thì tốt nhất là bạn nên nhớ những lời của Arthur C. Clarke - Một hai khả năng tồn tại: chúng ta chỉ có một mình trong Vũ trụ hoặc chúng ta không . Cả hai đều đáng sợ như nhau.
Đối với tất cả những gì chúng ta biết, có thể không thiếu ETI ngoài kia, và có lẽ chúng ta không nên vội vàng gặp họ. Đối với tất cả những gì chúng ta biết, họ rất tiên tiến và không ngại vượt qua một vài cơn sốt! Hoặc nó có thể họ không vội gặp chúng tôi; và đưa ra hồ sơ theo dõi của chúng tôi, ai có thể đổ lỗi cho họ?
Trong khi đó, việc tìm kiếm vẫn tiếp tục! Và hãy chắc chắn xem video TED-Ed thông tin này trên các đầu dò von Neumann:
