Könnten Von-Neumann-Sonden durch technologische Einschränkungen verboten werden?

Das berühmte Fermi-Paradoxon stellt eine wichtige Frage: Wenn raumfahrende Zivilisationen existieren und nicht extrem selten sind, warum gibt es sie dann nicht schon? Von Neumann schlug eine Sonde vor, die zum nächstgelegenen Sternensystem fliegt, dort lokale Ressourcen nutzt und Kopien von sich selbst erstellt, die in mehreren Kopien zu den nächstgelegenen Sternen gesendet werden. Selbst wenn die Reisegeschwindigkeit solcher Sonden ziemlich gering wäre (~100 km/s), sollten sie in der Lage sein, die gesamte Galaxie in wenigen hundert Millionen Jahren zu kolonisieren, eine relativ kurze Zeit im Hinblick auf ihre Geschichte.

Selbstreplikation scheint ein ziemlich universelles Konzept zu sein, und wenn es mehr als Hunderte von Zivilisationen in der Galaxie gibt, sollte es zumindest eine versuchen. Wir würden es sehr wahrscheinlich erkennen können, wenn es so wäre. Da wir nicht im frühesten Teil der bewohnbaren galaktischen Zone leben, war wahrscheinlich genug Zeit für die Entwicklung anderer Zivilisationen.

               Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

      Die GHZ [Galactic Habitable Zone]in der Scheibe der Milchstraße basierend auf der Sternentstehungsrate, der Metallizität (blau), der
      ausreichenden Zeit für die Evolution (grau) und der Freiheit von lebenslöschenden Supernova-Explosionen (rot). Die weißen Konturen
      umfassen 68 % (innere) und 95 % (äußere) der Ursprünge von Sternen mit dem höchsten Potenzial, heute komplexes Leben zu beherbergen.
      Die grüne Linie rechts ist die Altersverteilung des komplexen Lebens und wird durch Integration erhalten P G H Z ( r , t ) Über r
      [relative number of potentially suitable planetary systems as a function of space and time].
      Bildnachweis: The Galactic Habitable Zone and the Age Distribution of Complex Life in the Milky Way , Lineweaver et al. (PDF).

Aus dem Fehlen der Von-Neumann-Sonden können wir schließen, dass entweder intelligentes Leben extrem selten ist oder dass es wirklich schwierig ist, die Von-Neumann-Sonde zu konstruieren.

Genau das ist meine Frage: Ist es möglich, dass der Bau der Von-Neumann-Sonde technisch einfach nicht machbar ist?

Einige Herausforderungen, die es zu meistern gilt:

  • Die Reise dauert Zehntausende von Jahren, alles an Bord muss entweder so lange funktionsfähig überleben oder sich von Grund auf neu aufbauen.
  • Intelligenz mit der erforderlichen Lebensdauer kann möglicherweise nicht konstruiert werden.
  • Wenn ein Umbau von Maschinen erforderlich ist, muss dies mit recht geringer Nutzlast erfolgen.
  • Für die Sonde muss eine lebensfähige Energiequelle mit der erforderlichen Lebensdauer vorhanden sein. (Mit anderen Worten: Fusion ist möglicherweise außerhalb von Sternen nicht möglich.)

Mir ist klar, dass dies ein bisschen spekulative Fragen sind. Der Grund, warum ich es hier frage, ist, dass ich eine ernsthafte Antwort möchte, die die tatsächlichen Eigenschaften der Technologie und die durch die Physik festgelegten Grenzen berücksichtigt, und nicht allgemein "alles, was nicht streng durch die Gesetze der Physik verboten ist, ist möglich", was ich wahrscheinlich tun würde an vielen anderen Orten erhalten.

Bearbeiten: Ein großartiger Hinweis auf das Fermi-Paradoxon hier .

Die Physik verbietet dies offensichtlich nicht, da der Mensch selbst eine sich selbst replizierende intelligente Technologie ist, die nachweislich mit einigen Geräten im Weltraum eingesetzt werden kann. Im kosmischen Sinne geht es bei Von-Neumann-Sonden nur darum, die minimale, sich selbst erhaltende Einheit zu verdichten. Ich denke, es ist nicht klar, dass es ohne Opfer geht ...
Auf der anderen Seite reisen Menschen nicht zwischen den Sternen und ihr Geist überdauert nicht Zehntausende von Jahren. Könnte die Falle da sein?
Wie AlanSE und GdD betonen, scheint es durchaus machbar zu sein. Dabei handelt es sich um Technologien, die wir nicht besitzen, sodass eine Analyse unmöglich ist. Aber selbst wenn es schwierig wäre, wäre es eine Frage, wie viel eine Zivilisation bereit wäre, in die Aufgabe zu investieren, die eine Frage der außerirdischen Psychologie ist. Wenn man bedenkt, was wir in unserem primitiven Zustand tun können, und dass es darum geht, nur ein erfolgreiches Gerät zu bauen, und dass Bakterien die interplanetare Reise gut überleben, scheint es wirklich so, als ob technologische Barrieren nicht die Antwort sind.
Dummes Leben hat Milliarden von Jahren auf der Erde überlebt und sich an riesige Veränderungen angepasst. Und die Erde macht alle 0,25 Milliarden Jahre eine Runde um die Milchstraße. Es reicht aus, nur zu den allernächsten Sternen zu gehen, wenn sich die Sonne ihnen nähert, damit von Neumann-Sonden lebensfähig sind und überall sein sollten. Wir haben also bereits Bewegung und Zeit und Anpassungsfähigkeit. Wenn wir also kein einzigartiges Wunder sind oder die erste interstellare Sonde eine Kristallkugel trifft, lautet die Schlussfolgerung, dass sie überall sind, wir sie nur nicht sehen können, weil 1) wir nicht wissen, wonach wir suchen sollen, und 2) wir habe noch nicht wirklich nachgeschaut.
Übrigens, woher stammt das Bild?
arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0401/0401024.pdf Ich sollte es wahrscheinlich wegen der Urheberrechtsprobleme entfernen, oder?
„Aus dem Fehlen der Von-Neumann-Sonden können wir schließen, dass entweder intelligentes Leben extrem selten ist oder dass es wirklich schwierig ist, die Von-Neumann-Sonde zu konstruieren.“ Oder dass das bestimmte Leben im Wasser lebt und keinen Zugang zu Metalltechnologien hat. ..Oder dass eine Gesellschaft entsteht, die Technologie für mystischen Glauben meidet. ..Oder eine Gesellschaft, die so stratifiziert ist, dass die Reichen nicht die Absicht haben, den Planeten zu verlassen, und die Armen keine Chance haben. ..Oder..
100 km/s ist eine Größenordnung höher als die Spitzengeschwindigkeit (Voyager 1 ist 17 km/s relativ zu Sol), die von unserer modernen Technologie über kosmische Entfernungen erreicht wird
Wenn Sie das Bild richtig zuordnen, sollte es fair verwendet werden (Quelle, Autor angeben)
@Everyone: 100 km/s sind vielleicht ein bisschen schneller als alles, was wir jetzt praktisch starten können, aber das ist immer noch unglaublich langsam, was interstellare Entfernungen betrifft.
@briligg Der einzige Teil der Technologie, von dem ich sagen würde, dass er über die aktuelle Technologie hinausgeht, ist die Zuverlässigkeit. Es gibt nichts in einer Von-Neumann-Sonde, von dem ich denke, dass es die NASA verblüffen würde.
@Loren Pechtel: Die Zuverlässigkeitsfrage oder die Frage der Selbstreparaturfähigkeit bei vertretbarer Nutzlast sind genau die problematischen Punkte, denen ich gerne näher nachgehen möchte, da sie mir nicht selbstverständlich machbar erscheinen.
@LorenPechtel Die Selbstreplikation unter solchen Bedingungen scheint noch ziemlich weit weg zu sein.
@LorenPechtel: Wir sind noch ein ganzes Stück von autonomen mobilen Minen-/Fabriksystemen entfernt, die in der Lage sind, integrierte Schaltkreise aus Rohstoffen herzustellen, die sie selbst finden und ausgraben.
@Everyone: Ein kürzlich veröffentlichter Beitrag verlinkt auf eine Abhandlung über eine funktionsfähige Sonde mit einer Kapazität von ~ 20 AU / Jahr, die sich durch Verwendung der Sonne für das Obereth-Manöver auf etwa 100 km / s umwandelt.
Eine der Kernannahmen, die Sie in Ihrer Frage machen, ist, dass es derzeit keine Von-Neumann-Sonden gibt. In der Praxis hätte vor hundert Jahren ein mondgroßes Raumschiff unser Sonnensystem besuchen, ein paar Asteroiden ernten und weiterziehen können. Auf der Raum-Zeit-Skala ist unsere Beobachtung des Universums so kurz, dass es praktisch null ist. Wenn es eine kleine Sonde gäbe, die gerade einige Asteroiden abbaut, ist es ziemlich zweifelhaft, dass wir es bemerken würden.
Menschen sind Von-Neumann-Sonden. Wir haben die „Technologie“, um Menschen zu „konstruieren“.
Menschen überqueren keine interstellaren Entfernungen und können mit der derzeitigen Technologie keine dauerhaften Kolonien in anderen Sternensystemen unterhalten, also sind sie nicht wirklich Von-Neumann-Sonden. Es scheint ein trivialer Zusatz zur Fähigkeit der Selbstreplikation zu sein, ist es aber nicht. Es gibt mehrere Größenordnungen zwischen dem Überqueren interstellarer Entfernungen und der Lebensdauer des Menschen / der Technologie.

Antworten (3)

Es gibt keinen Grund, warum eine Von-Neumann-Sonde nicht gebaut werden könnte, sobald eine Zivilisation das entsprechende Technologieniveau erreicht hat, es ist eine Frage des Wunsches. Wenn eine Zivilisation weit genug fortgeschritten ist, braucht sie zum Aufbau nur noch Materie oder Energie, da das eine zur Herstellung des anderen verwendet werden kann.

Wenn Sie "das Fehlen von Von-Neumann-Sonden" sagen, vermute ich, dass Sie den grundlegenden Fehler der Anthropomorphisierung machen , indem Sie annehmen, dass anderes Leben die gleichen Motivationen wie Menschen hätte. Anderes Leben möchte vielleicht nicht das Universum kolonisieren oder hat den Wunsch, es zu erforschen, also haben sie vielleicht die Technologie, aber nicht das Verlangen. Oder, wenn sie eine andere Spezies entdecken, wollen sie vielleicht keinen Kontakt, - Spezies, die die Technologie haben, um sie zu erforschen, wollen vielleicht nicht entdeckt werden, und jede Intelligenz, die in der Lage ist, eine Von-Neumann-Sonde zu bauen, hätte keine Probleme, sie vor uns zu verbergen. Nur weil wir derzeit keine hundert Sonden da draußen sehen, heißt das nicht, dass sie nicht existieren oder nicht hergestellt werden können.

Schließlich weiß niemand, wie das Leben auf der Erde begann? Vielleicht sind wir hier, weil vor Milliarden von Jahren eine uralte Von-Neumann-Sonde unseren Planeten mit dem Zeug zum Leben besäte? Keine neue Idee.

Wie auch immer, eine Von Neumann-Sonde macht nur Sinn, wenn eine Zivilisation auf Unterlichtgeschwindigkeiten beschränkt ist und eine kurze Lebensdauer hat, und ich würde keine der beiden Annahmen treffen.

Vielen Dank für Ihre Antwort. Obwohl es die Frage nicht ganz beantwortet, da es die Fragen der technologischen Realisierbarkeit der Sonden nicht anspricht. Ihr Anthropomorphisierungsargument ist wahrscheinlich für eine andere Debatte, aber ich denke nicht, dass dies der Fall ist. Aus zwei Gründen: 1) Wenn einige Zivilisationen die Sonden nicht bauen, bedarf es nur einer, um sehr ernste, beobachtbare Folgen zu haben. 2) Wenn andere Zivilisationen auch ein Produkt der Darwinschen Evolution sind, sollten sie zumindest ähnliche grundlegende Überlebensstrategien anwenden und um "militärische Vorherrschaft" kämpfen, wie wir es tun.
Evolution garantiert keinen Konflikt, wenn man sich unseren eigenen Planeten ansieht, gibt es viele Fälle, in denen symbiotische und kooperative Überlebensstrategien entstanden sind. Sie gehen wieder davon aus, dass das Leben so sein wird wie wir.
Zu dieser guten Antwort möchte ich auch hinzufügen, dass Irigis Vermutung: "Wir leben nicht im frühesten Teil der bewohnbaren galaktischen Zone, dort war wahrscheinlich genug Zeit für die Entwicklung anderer Zivilisationen." möglicherweise nicht korrekt. Jüngste Forschungen zur Geschichte des Universums und zu Gammastrahlenausbrüchen zeigen, dass es möglich ist, dass komplexes Leben auf der Erde fast so alt ist, wie komplexes Leben sein kann – siehe economist.com/news/science-and-technology/… für einen Artikel darüber erläutert dies ausführlich.
Ich bin fortgeschritten genug, um über die Frage nachzudenken, ob eine solche Sonde unmoralisch ist , und das ist ein weiterer Grund, warum wir sie möglicherweise nicht sehen. „Jede Spezies, die fortgeschritten genug ist, um eine solche Sonde zu bauen, könnte einen moralischen Einwand dagegen haben, etwas, das im Wesentlichen ein weltfressender Virus ist, ins Universum zu schicken.“
Moral ist ein menschliches Konzept @Jasmine. Andere Zivilisationen mögen Überzeugungen haben, bei denen die Selbstreplikation ein erstrebenswertes Ziel ist.
Ja, aber sicher nicht ALLE!

Nachdem ich einen kurzen Artikel darüber geschrieben hatte, dass dies mein erstes Jahr an der Uni ist, kam ich zu dem Schluss, dass die Hauptprobleme mit den Sonden die Zuverlässigkeit sein würden. Nicht nur in Bezug auf die mechanische Funktionalität, sondern auch in Bezug auf die Programmierung. Stellen Sie sich vor, dass es bei der Replikation jeder Sonde zu einem gewissen Grad an Übertragungsfehlern oder Beschädigungen kommt. Dies wäre normalerweise vernachlässigbar, aber wenn wir dies auf galaktische oder intergalaktische Maßstäbe hochskalieren, kann selbst ein winziger Fehler wachsen und zukünftige Generationen von Sonden stören.

Für weitere Informationen würde ich vorschlagen, dass Sie beginnen mit: Galaktische Erforschung durch gerichtete selbstreplizierende Sonden und ihre Auswirkungen auf das Fermi-Paradoxon - Martin Barlow

Ein Von-Neumann-System würde beim Replizieren eine Fehlerkorrekturroutine erfordern. Schauen Sie sich die Antwort auf diese Frage an - space.stackexchange.com/q/2053/4660 .
Auch die fehlerkorrigierende Speicherung ist heute im Wesentlichen ein gelöstes Problem. Sie haben Low-Level-FEC und ECC auf Speichermedien und Übertragungsnetzwerken, Sie können Prüfsummen und Redundanz verwenden, um die meisten Fehler zu erkennen und zu beheben, und Sie können (wenn die Fehler nicht korrigiert werden können) eine Probe vollständig abschalten, wenn einige Form der Plausibilitätsprüfung stellt fest, dass eine perfekte Kopie nicht erreichbar ist. Dies ist sogar auf PCs machbar; Beispielsweise garantieren redundantes ZFS mit ECC-RAM und regelmäßige Scrubs die Datenintegrität.

Ein interessanter Ansatz für dieses Problem besteht darin, über die Anforderungen für Von-Neumann-Sonden nachzudenken und ob wir diese Merkmale in der Natur gesehen haben.

  • Tausend Jahre plus High-Fidelity-Selbstreplikation? Der DNA/RNA + zelluläre Mechanismus des Lebens ist ziemlich gut darin, die Informationen und die Maschinerie zu replizieren.

  • Tausend Jahre plus „Dauerstrom“? Sterne - aber vielleicht ein praktisches Problem.

  • Interstellarer Antrieb? Nichts tut dies, was wir wissen – außer Omuamua. Aber das ist auch theoretisch unmöglich - wir wissen jetzt, wie das geht, aber es bräuchte es nur, um mehr zu werden.

Basierend auf diesen Anforderungen und dem, was wir über die Welt wissen, scheint es möglich.

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