Mantra Luce

E se le leggi della fisica fossero programmi, e l'universo un immenso computer quantistico che elabora se stesso senza soluzione di continuità? È questa l'originale tesi che Seth Lloyd illustra nel suo libro Il programma dell'universo, che troverete in edicola con il numero di luglio di «Le Scienze».
Tra i pionieri del computer quantistico, Seth Lloyd è professore di ingegneria meccanica al Massachusetts Institute of Technology, e fu il primo, all'inizio degli anni novanta, a proporre un'idea di computer quantistico tecnologicamente realizzabile, una decina d'anni dopo che Richard Feynman ne aveva esposto i principi fisici fondamentali. A Lloyd va anche il merito di aver dimostrato che qualsiasi computer quantistico è un simulatore quantistico universale. In altre parole, scrive, «i computer quantistici sono in grado di replicare ogni possibile comportamento di un sistema fisico». Non più una macchina per fare calcoli, dunque, ma un sistema complesso capace di simulare la realtà fisica.
Di qui a elaborare una visione del cosmo come un computer quantistico, rovesciando semplicemente il concetto, il passo è breve. D'altra parte, per quanto ne sappiamo oggi, la spiegazione ultima della realtà fisica è data dal modello standard, la teoria che descrive le forze che agiscono nel mondo subatomico e le particelle elementari su cui operano. Perciò, sostiene Lloyd, possiamo pensare al modello standard come al programma che l'universo sfrutta per calcolare in ogni istante ogni sua componente.
All'inizio della sua attività, quasi 14 miliardi di anni fa, il computer universale ha prodotto strutture semplici, ma con il passare del tempo ha cominciato a elaborare oggetti sempre più complessi: dai campi quantistici alle molecole, dalle stelle alle galassie, dai batteri agli esseri umani. Con una velocità che, ai giorni nostri, dovrebbe essere di circa 10105 operazioni al secondo: roba da far impallidire il più veloce dei computer costruiti dall'uomo.
La tesi di Lloyd, peraltro, si applica a qualunque sistema fisico. Ogni corpo, nella sua visione, è un aggregato di informazione. E l'esempio più «esotico» di computer quantistico immaginato dal professore del MIT sono i buchi neri (si veda l'articolo Computer a buchi neri, di Seth Lloyd e Y. Jack Ng, in «Le Scienze» n. 437, gennaio 2005).
Per quanto l'ipotesi di Lloyd possa apparire ostica, l'autore non lascia mai solo il lettore mentre delinea l'affascinante scenario proposto dalla sua teoria, che rappresenta un radicale cambiamento di paradigma per la fisica moderna, e che d'altra parte ha già trovato parecchi sostenitori tra i fisici: ne è un esempio Anton Zeilinger, altro specialista della fisica quantistica, che abbraccia l'idea della fisica come elaborazione di informazione proprio in Il velo di Einstein, in edicola con questo numero di «Le Scienze».
L'immagine che la fisica tradizionale ha dell'universo è di tipo meccanicistico. La metafora più diffusa è quella della macchina, che ha portato a straordinari successi in tutte le scienze, dalla fisica alla biologia. Ma questo paradigma - sottolinea Lloyd - inizia a scricchiolare quando si affronta il problema della complessità. L'idea di un universo come un computer che elabora incessantemente se stesso, invece, potrebbe aiutare a superare lo scoglio della complessità, e a risolvere alcuni problemi su cui la scienza di oggi sembra essersi arenata.
Il modello computazionale, tanto per fare un esempio, potrebbe dare una spinta decisiva a risolvere l'enigma della teoria quantistica della gravità, che nonostante gli sforzi di migliaia di teorici non rientra ancora in una descrizione coerente delle quattro forze della natura. Ma potrebbe spingersi anche più in là, sostiene il suo ideatore, fino a illuminarci sull'origine della vita. A molti la teoria di Lloyd potrà sembrare eccessivamente visionaria e ambiziosa, ma l'idea dell'universo-computer ha un fascino innegabile. E questo libro ne esplora le più straordinarie conseguenze.