http://www.youtube.com/watch?v=lg
parola quasi magica che rimanda alle storie di Star Trek, a personaggi che entrano in una particolare cabina e si smaterializzano per rimaterializzarsi subito dopo a distanza in un’altra cabina, sani e salvi. Nello scorso settembre a Pavia, in occasione del Festival dei Saperi, sull’argomento si intrattenne un noto esperto in materia, il professor Giacomo Mauro D’Ariano, docente ordinario di Teoria fisica dell’Informazione, Fondamenti della meccanica quantistica e Ottica quantistica presso l’università cittadina.
In verità per un macchinario “alla Star Trek” dovremo attendere decenni se non di più, ma per chi fosse impaziente di servirsi di quell’apparato, verosimilmente utilissimo, sarà consolante apprendere che gli studi al riguardo, benché ancora ai primordi, fanno passi sorprendenti.
Per saperne di più, tuttavia, dobbiamo dimenticare per un po’ la fantascienza ed entrare nei laboratori che trattano una disciplina complicata, quasi esoterica: la fisica - o meccanica - dei “quanti”. Cioè una scienza che indaga le apparentemente assurde leggi vigenti all’infinitesimo livello degli atomi e dei quanti, microparticelle di energia.
Non moltissimi anni fa - correva l’anno 1982 - Alain Aspect, dell’Istituto di Ottica dell’Università di Parigi, riuscì a verificare sperimentalmente alcune teorizzate caratteristiche dei quanti, ottenendo conferma d’una ipotesi in apparenza contraria a ogni logica. Due microparticelle “correlate” fra loro (entangled), conservano una sorta di canale privilegiato per cui, una volta separate, un’azione su una qualunque delle due influenzerà all’istante anche l’altra, quale che sia la distanza che le separa, fosse anche di miliardi di chilometri. Un fenomeno del genere (entanglement) sembra contraddire la fondamentale deduzione di Einstein per cui non può esistere una velocità superiore a quella della luce (circa 300 mila km. al secondo), né tanto meno è concepibile una velocità “istantanea”. Eppure nell’esperimento di Aspect si trasmette una informazione, che dalla particella A va a modificare in contemporanea la particella B ovunque essa sia.
In questo ambito azioni immediate tra oggetti ubicati in luoghi distanti sono all’ordine del giorno: al riguardo, gli studiosi parlano anche di “non localismo”.
Più sopra accennavo a nuovi progressi nel campo. E’ infatti da evidenziare una notizia che ha scosso il mondo scientifico, pubblicata alcuni mesi fa dalla prestigiosa rivista “Nature”. Un gruppo di scienziati dell’università di Aarhus (Danimarca) guidato dal professor Polzik, è riuscito a ottenere stati entangled lavorando su un insieme d’un trilione di atomi: cioè agendo su due piccole nubi di gas di Cesio contenute in due separate capsule di vetro. Si tenga a mente che Aspect aveva sperimentato solo su due particelle: si dimostra quindi che il fenomeno è applicabile su più ampia scala. E chissà che in futuro…
Nella sua relazione al Festival dei Saperi, il professor D’Ariano ha sottolineato anche come questi risultati non restino confinati nell’ambito della ricerca: essi hanno finalità di estrema importanza in almeno due settori.
Il primo riguarda una particolare criptazione dei dati scambiati via rete a tutela della privacy: esiste infatti la
“crittografia quantistica”, materia in sviluppo e che promette una sicurezza enormemente superiore, per cui riveste anche un interesse militare. L’altro settore - ancora giovanissimo - studia la realizzazione del computer quantistico: un apparato in teoria capace di prestazioni rivoluzionarie.
Ma anche il “teletrasporto alla Star Trek” non è rimasto assente dal discorso di D’Ariano, il quale è stato al gioco illustrando, da scienziato, alcuni dei tantissimi ostacoli da superare - o forse insuperabili - perché esso possa realizzarsi. D’Ariano è da anni molto attivo nel campo e, fra l’altro, ha fondato il gruppo Quit (Quantum Information Theory, http://www.qubit.it/), mentre al sito http://www.qubit.it/people/dariano/ sono reperibili notizie concernenti la sua intensa attività, anche divulgativa, su queste tematiche.
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E’ plausibile oggi un teletrasporto “alla Star Trek”?
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Il teletrasporto nella fantascienza.
Su questo argomento credo sia interessante la voce Trasmissione della materia contenuta nella “Grande
Enciclopedia della Fantascienza” (ed. Del Drago, 1982, vol. 11, pag. 357), compilata presumibilmente dal curatore Francesco Paolo Conte e che riporto quasi per intero (ovviamente il brano risente delle cognizioni scientifiche dell’epoca; alcuni punti restano molto dubbi, ma preferisco trascrivere il testo così come fu stampato).
«La trasmissione della materia è un procedimento nato molto presto nella fantascienza, per ovviare alle lunghe distanze dei viaggi interplanetari (…) Alla sua sua impossibilità pratica si oppongo ragioni logiche. Tra queste, l’impenetrabilità dei corpi e la legge di conservazione dell’energia. Una persona che si teletrasportasse lo farebbe con un enorme schiocco, dovuto all’aria che si precipiterebbe a occupare lo spazio lasciato vuoto, e si rimaterializzerebbe con un’enorme esplosione, perché la materia del suo corpo andrebbe a riempire istentaneamente uno spazio dove c’è altra materia (non importa che siano molecole d’aria o i rarefatti atomi dello spazio interplanetario) con cui non potrebbe coesistere. Se anche questo fosse possibile, il teletrasportato dovrebbe giungere alla stessa velocità, orientata nella stessa direzione, del punto del pianeta su cui arriva; altrimenti subirebbe lo stesso effetto - anche se più intenso e complicato - di quello che sopporterebbe uscendo da un’aereo in volo. Infine il procedimento implica una disintegrazione iniziale dell’oggetto da trasmettere. Un essere umano teletrasportato quindi morirebbe alla partenza, mentre all’arrivo si costituirebbe una sua copia, con la stessa identità e le sue memorie, probabilmente inconsapevole di essere nata in quel momento. Ai fini della società e dei rapporti con gli altri, questo non farebbe differenza, ma per l’individuo, che muore a ogni viaggio, sarebbe fondamentale.
Un corollario della trasmissione della materia è che se si può scindere qualcosa nei suoi atomi registrandone la struttura, è anche possibile riutilizzare questa registrazione per ottenere copie dell’originale: il risultato è un duplicatore della materia.
Su questo aspetto hanno dato una versione interessante alcuni autori. In Rogue Moon di Algis Budris (1960; Il satellite proibito, Fanucci 1977), un uomo continua a essere teletrasmesso in copia sulla Luna ed è costretto a combattere una misteriosa struttura aliena e morire ogni volta, mentre il suo originale è sulla Terra in collegamento telepatico con le sue copie. In Echo round his bones di Thomas M. Disch (1967; Terra all’infinito, 1970) ogni teletrasmissione lascia un’eco dietro di sé, non percepibile per il mondo reale ma tangibile per le eco fra loro. In Way Station, di Clifford Simak (1963; Qui si raccolgono le stelle, 1963), viene segretamente installata una stazione aliena di transito, una sorta di rete galattica di teletrasporto. Ringworld di Larry Niven (1970; Burattinai del Cosmo, 1972) narra di innumerevoli città sparse in un anello ruotante attorno a una stella e collegate fra loro da trasmettitori della materia (Niven è tornato più volte sul tema del
teletrasporto). Nel noto film The Fly (L’esperimento del dottor K, 1958; remake La mosca, 1986), in una prova di teletrasporto l’intromissione fortuita di una mosca nella cabina di trasmissione crea in quella ricevente un uomo con un’orribile testa di dittero e una mosca con un micro-cranio umano.»
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Teletrasporto: realtà e fantascienza
Posted on Febbraio 28th, 2009 in
Tempo presente |
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Una storia del “teletrasporto” con escursioni nelle scoperte contemporanee e nei sogni della scienza.
A tratti giungono nuove notizie di esperimenti e progressi tecnologici riguardanti il “teletrasporto”. Una
Una storia del “teletrasporto” con escursioni nelle scoperte contemporanee e nei sogni della scienza.
A tratti giungono nuove notizie di esperimenti e progressi tecnologici riguardanti il “teletrasporto”. Una
parola quasi magica che rimanda alle storie di Star Trek, a personaggi che entrano in una particolare cabina e si smaterializzano per rimaterializzarsi subito dopo a distanza in un’altra cabina, sani e salvi. Nello scorso settembre a Pavia, in occasione del Festival dei Saperi, sull’argomento si intrattenne un noto esperto in materia, il professor Giacomo Mauro D’Ariano, docente ordinario di Teoria fisica dell’Informazione, Fondamenti della meccanica quantistica e Ottica quantistica presso l’università cittadina.In verità per un macchinario “alla Star Trek” dovremo attendere decenni se non di più, ma per chi fosse impaziente di servirsi di quell’apparato, verosimilmente utilissimo, sarà consolante apprendere che gli studi al riguardo, benché ancora ai primordi, fanno passi sorprendenti.
Per saperne di più, tuttavia, dobbiamo dimenticare per un po’ la fantascienza ed entrare nei laboratori che trattano una disciplina complicata, quasi esoterica: la fisica - o meccanica - dei “quanti”. Cioè una scienza che indaga le apparentemente assurde leggi vigenti all’infinitesimo livello degli atomi e dei quanti, microparticelle di energia.
Non moltissimi anni fa - correva l’anno 1982 - Alain Aspect, dell’Istituto di Ottica dell’Università di Parigi, riuscì a verificare sperimentalmente alcune teorizzate caratteristiche dei quanti, ottenendo conferma d’una ipotesi in apparenza contraria a ogni logica. Due microparticelle “correlate” fra loro (entangled), conservano una sorta di canale privilegiato per cui, una volta separate, un’azione su una qualunque delle due influenzerà all’istante anche l’altra, quale che sia la distanza che le separa, fosse anche di miliardi di chilometri. Un fenomeno del genere (entanglement) sembra contraddire la fondamentale deduzione di Einstein per cui non può esistere una velocità superiore a quella della luce (circa 300 mila km. al secondo), né tanto meno è concepibile una velocità “istantanea”. Eppure nell’esperimento di Aspect si trasmette una informazione, che dalla particella A va a modificare in contemporanea la particella B ovunque essa sia.
Siamo dunque al “teletrasporto quantistico” di informazioni: il che in verità è tutt’altra cosa da quanto accade in Star Trek, dove un unico oggetto (nella fattispecie una persona) si sposta fulmineamente (si “teletrasmette”)
dalla cabina X a quella Y. Inoltre, così come spiegano i fisici delle particelle, con l’istantaneità dell’entanglement non si infrange - nonostante tutto - il limite di velocità della luce, anzi non si ha nemmeno a che fare con questo concetto. Viene infatti spiegato che oggetti entangled, correlati, sono da considerare “inseparabili”, ovvero “come se fossero una cosa sola”. Pertanto è ovvio (beh… non al comune lettore) che l’azione compiuta sul primo oggetto influenzi direttamente il secondo dovunque esso si trovi. D’altronde tutta la tutta la fisica dei quanti manifesta leggi valide solo per l’infinitamente piccolo, contrarie al senso comune.
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Volendo approfondire un tantino di più: in situazioni sperimentali (per esempio il passaggio d’un atomo da un livello energetico a un altro), possono prodursi coppie di fotoni entangled. Una caratteristica dei fotoni
In questo ambito azioni immediate tra oggetti ubicati in luoghi distanti sono all’ordine del giorno: al riguardo, gli studiosi parlano anche di “non localismo”.
Più sopra accennavo a nuovi progressi nel campo. E’ infatti da evidenziare una notizia che ha scosso il mondo scientifico, pubblicata alcuni mesi fa dalla prestigiosa rivista “Nature”. Un gruppo di scienziati dell’università di Aarhus (Danimarca) guidato dal professor Polzik, è riuscito a ottenere stati entangled lavorando su un insieme d’un trilione di atomi: cioè agendo su due piccole nubi di gas di Cesio contenute in due separate capsule di vetro. Si tenga a mente che Aspect aveva sperimentato solo su due particelle: si dimostra quindi che il fenomeno è applicabile su più ampia scala. E chissà che in futuro…
Nella sua relazione al Festival dei Saperi, il professor D’Ariano ha sottolineato anche come questi risultati non restino confinati nell’ambito della ricerca: essi hanno finalità di estrema importanza in almeno due settori.
Il primo riguarda una particolare criptazione dei dati scambiati via rete a tutela della privacy: esiste infatti la
“crittografia quantistica”, materia in sviluppo e che promette una sicurezza enormemente superiore, per cui riveste anche un interesse militare. L’altro settore - ancora giovanissimo - studia la realizzazione del computer quantistico: un apparato in teoria capace di prestazioni rivoluzionarie.Ma anche il “teletrasporto alla Star Trek” non è rimasto assente dal discorso di D’Ariano, il quale è stato al gioco illustrando, da scienziato, alcuni dei tantissimi ostacoli da superare - o forse insuperabili - perché esso possa realizzarsi. D’Ariano è da anni molto attivo nel campo e, fra l’altro, ha fondato il gruppo Quit (Quantum Information Theory, http://www.qubit.it/), mentre al sito http://www.qubit.it/people/dariano/ sono reperibili notizie concernenti la sua intensa attività, anche divulgativa, su queste tematiche.
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E’ plausibile oggi un teletrasporto “alla Star Trek”?
Per teletrasportare il corpo umano istantaneamente, o meglio a velocità luminale - cioè della luce - spiega il professor D’Ariano (chi sia interessato può ascoltare la sua voce
qui) occorrerebbe anzitutto trasformare il corpo in energia, perché solo questa può viaggiare a una simile velocità; il che già appare estremamente problematico. Il corpo umano racchiude un’energia pari più o meno a mille bombe da un megaton ciascuna: liberare questa energia porterebbe a effetti catastrofici (il megaton, unità che misura l’energia atomica, equivale alla forza generata dall’esplosione di un milione di tonnellate di tritolo). Si può ipotizzare qualcosa d’altro: come nell’esperimento di Aspect, trasmettere non materia né energia ma lo stato quantico della materia di cui è composto un corpo umano, indirizzandolo verso altra materia, che però dev’essere già predisposta nel luogo d’arrivo (per esempio, sulla Luna). In questo caso, anzitutto le particelle sulla Terra e quelle sulla Luna dovrebbero venire correlate (entangled) fra loro. Trasferire poi lo stato quantico di un corpo umano significherebbe spedire una massa di informazione pari a Kb 10 elevato a 28, il che equivarrebbe a tanti hard disk posti l’uno sull’altro da arrivare da qui al centro della Galassia. E anche ammesso che si trovi il modo di spedire il tutto, alla velocità di 100 MB al secondo occorrerebbe un tempo pari a 100.000 volte l’età dell’universo.
Nei tentativi di Aspect, eseguiti con sole due particelle, l’energia occorrente era estremamente modesta (sebbene elevatissima rispetto alle dimensioni dell’oggetto dell’esperimento): infatti trasmettere lo stato di un solo quanto richiede appena 2 bit.
Dunque i problemi sono pratici più che teorici; anche teletrasportare corpi come una cellula o un virus (piccoli, eppure enormi rispetto ai quanti) comporterebbe una tecnologia da cui siamo ancora lontanissimi e che per il momento possiamo solo ipotizzare..
Il teletrasporto nella fantascienza.
Su questo argomento credo sia interessante la voce Trasmissione della materia contenuta nella “Grande
Enciclopedia della Fantascienza” (ed. Del Drago, 1982, vol. 11, pag. 357), compilata presumibilmente dal curatore Francesco Paolo Conte e che riporto quasi per intero (ovviamente il brano risente delle cognizioni scientifiche dell’epoca; alcuni punti restano molto dubbi, ma preferisco trascrivere il testo così come fu stampato).«La trasmissione della materia è un procedimento nato molto presto nella fantascienza, per ovviare alle lunghe distanze dei viaggi interplanetari (…) Alla sua sua impossibilità pratica si oppongo ragioni logiche. Tra queste, l’impenetrabilità dei corpi e la legge di conservazione dell’energia. Una persona che si teletrasportasse lo farebbe con un enorme schiocco, dovuto all’aria che si precipiterebbe a occupare lo spazio lasciato vuoto, e si rimaterializzerebbe con un’enorme esplosione, perché la materia del suo corpo andrebbe a riempire istentaneamente uno spazio dove c’è altra materia (non importa che siano molecole d’aria o i rarefatti atomi dello spazio interplanetario) con cui non potrebbe coesistere. Se anche questo fosse possibile, il teletrasportato dovrebbe giungere alla stessa velocità, orientata nella stessa direzione, del punto del pianeta su cui arriva; altrimenti subirebbe lo stesso effetto - anche se più intenso e complicato - di quello che sopporterebbe uscendo da un’aereo in volo. Infine il procedimento implica una disintegrazione iniziale dell’oggetto da trasmettere. Un essere umano teletrasportato quindi morirebbe alla partenza, mentre all’arrivo si costituirebbe una sua copia, con la stessa identità e le sue memorie, probabilmente inconsapevole di essere nata in quel momento. Ai fini della società e dei rapporti con gli altri, questo non farebbe differenza, ma per l’individuo, che muore a ogni viaggio, sarebbe fondamentale.
Un corollario della trasmissione della materia è che se si può scindere qualcosa nei suoi atomi registrandone la struttura, è anche possibile riutilizzare questa registrazione per ottenere copie dell’originale: il risultato è un duplicatore della materia.
Su questo aspetto hanno dato una versione interessante alcuni autori. In Rogue Moon di Algis Budris (1960; Il satellite proibito, Fanucci 1977), un uomo continua a essere teletrasmesso in copia sulla Luna ed è costretto a combattere una misteriosa struttura aliena e morire ogni volta, mentre il suo originale è sulla Terra in collegamento telepatico con le sue copie. In Echo round his bones di Thomas M. Disch (1967; Terra all’infinito, 1970) ogni teletrasmissione lascia un’eco dietro di sé, non percepibile per il mondo reale ma tangibile per le eco fra loro. In Way Station, di Clifford Simak (1963; Qui si raccolgono le stelle, 1963), viene segretamente installata una stazione aliena di transito, una sorta di rete galattica di teletrasporto. Ringworld di Larry Niven (1970; Burattinai del Cosmo, 1972) narra di innumerevoli città sparse in un anello ruotante attorno a una stella e collegate fra loro da trasmettitori della materia (Niven è tornato più volte sul tema del
teletrasporto). Nel noto film The Fly (L’esperimento del dottor K, 1958; remake La mosca, 1986), in una prova di teletrasporto l’intromissione fortuita di una mosca nella cabina di trasmissione crea in quella ricevente un uomo con un’orribile testa di dittero e una mosca con un micro-cranio umano.»
Di mio, vorrei aggiungere alla serie elencata un romanzo importante, di un grande autore dimenticato (purtroppo non è il solo): Destinazione stelle di Alfred Bester (1966; The stars my destination, 1955/56). Vi è descritta una società molto complessa in cui esiste una facoltà della mente umana per cui è possibile teletrasportarsi con la sola potenza del pensiero. Ciò ha stravolto la società, anche perché minaccia di rivelare possibilità impreviste, per esempio inconcepibili armi psichiche. Protagonista è Gully Foyle, un criminale che reclama vendetta contro i suoi carnefici. Lo scenario è vasto, esteso ad altri pianeti; l’epoca descritta offre grandi meraviglie e grandi crudeltà.
Da notare comunque che, a parte Star Trek, oggi raramente il teletrasporto appare nelle pagine della fantascienza. Forse è un gadget passato di moda? O forse oggi, con le realtà virtuali e le nuove telecomunicazioni, è più plausibile che si inviino a destino quasi istantaneamente le informazioni anziché spedire… l’informatore; o che si possano ricreare artificialmente luoghi nei quali ci si vorrebbe proiettare.
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Ad ogni modo credo che il teletrasporto non l’abbiano inventato Star Trek né la vecchia fantascienza. E’ semplicemente – come la telepatia, l’onniveggenza, l’onnipotenza – un sogno eterno dell’uomo.
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