<<Il>> programma dell'universo

Questo libro racconta la storia del bit e dell'universo. Da quando l'universo ha avuto origine, ha cominciato a calcolare. All'inizio il nostro computer-universo produceva strutture semplici, ma col passare del tempo e con l'aumentare dell'informazione ha sviluppato strutture sempre piú intricate: galassie, stelle, pianeti, la vita, la coscienza. Il tutto è avvenuto in modo spontaneo, seguendo leggi fisiche elementari. Ogni cosa, dunque, deve la propria esistenza alla proprietà intrinseca della materia e dell'energia di registrare ed elaborare informazione. L’abilità di calcolo dell’universo spiega uno dei grandi misteri della natura, ovvero come sia possibile che sistemi complessi come gli esseri viventi si siano formati a partire da leggi fisiche fondamentalmente semplici. Quando riusciremo a decifrarle fino in fondo potremo comprendere ogni cosa e saremo in grado di predire il futuro. Ma solo in termini di probabilità, a grandi linee, essendo i dettagli intrinsecamente imprevedibili e calcolabili solo da un computer grande quanto l’universo stesso. In questo libro sorprendente e rapido, Seth Lloyd ci accompagna in un vortice di storie, informazioni e calcoli, particelle subatomiche, galassie e computer, portandoci a sfiorare la comprensione della realtà intima del mondo, che sembra costituita da bit, da quanti e da un programma quantistico che computa se stesso. Il programma dell'universo Colophon Indice Prologo. La mela e l’universo Ringraziamenti Dedica Parte prima. Il quadro complessivo I. Introduzione 1. Il computer quantistico 2. La lingua della natura 3. Le rivoluzioni dell’informazione II. Calcolare 1. Informazione 2. Precisione 3. Significato 4. Il computer 5. Circuiti logici 6. Calcoli impossibili III. L’universo computazionale 1. Storia dell’universo, parte prima 2. L’energia: il primo principio della termodinamica 3. L’entropia: il secondo principio della termodinamica 4. L’energia libera 5. Storia dell’universo, parte seconda 6. Ordine dal caos: l’effetto farfalla 7. Il calcolatore universale 8. Il digitale e il quantistico 9. Computer e complessità Parte seconda. I dettagli IV. L’informazione e i sistemi fisici 1. L’informazione è fisica 2. Le origini del mondo computazionale 3. L’ipotesi atomica 4. Il principio di Landauer 5. L’ignoranza si diffonde 6. Ignoranza atomica 7. Una partita a biliardo 8. L’eco di spin 9. Come esorcizzare il diavoletto di Maxwell 10. Calcoli atomici V. La meccanica quantistica 1. Oltre il giardino 2. La dualità onda-particella 3. L’esperimento della doppia fenditura 4. La decoerenza 5. I bit quantistici 6. Il principio di indeterminazione di Heisenberg 7. Operare sui qubit 8. I qubit e la decoerenza 9. «Entanglement» 10. Una subdola azione a distanza 11. Il problema della misura quantistica 12. Molti mondi VI. Gli atomi al lavoro 1. La lingua degli atomi 2. La computazione quantistica 3. Di nuovo sul problema della misura 4. La fattorizzazione di grandi numeri 5. Algoritmi di ricerca 6. La costruzione del computer quantistico VII. Il computer universale 1. Simulare l’universo 2. La simulazione e la realtà 3. L’idea dell’universo come computer: breve storia 4. I limiti fisici della computazione 5. La capacità computazionale dell’universo 6. E quindi? 7. La computazione quantistica e la gravità VIII. Complessità semplificata 1. Come nasce la complessità 2. L’informazione algoritmica 3. La probabilità algoritmica 4. Cos’è la complessità? 5. La complessità effettiva 6. Perché l’universo è complesso? 7. L’inizio della vita 8. Ritorno ai molti mondi 9. Il futuro 10. Umani come noi 11. Pensieri universali Epilogo. Il conforto dell’informazione: una nota personale Letture consigliate Indice dei nomi Da quando l'universo ha avuto inizio, ha cominciato a calcolare il proprio comportamento. All'inizio il computer-universo produceva strutture semplici, particelle elementari e leggi elementari della fisica; col passare del tempo ha processato informazioni sempre più complesse, producendo strutture sempre più intricate (galassie, stelle, pianeti), ma sempre secondo leggi semplici. Ogni cosa deve quindi la propria esistenza alla capacità intrinseca della materia e dell'energia di processare informazione. Se si decifrasse fino in fondo si potrebbe, con un computer quantistico di dimensioni ridotte, comprendere l'universo nel suo insieme