Una divertente chiacchierata sul teletrasporto

Il 31 gennaio ho tenuto una conferenza al Science Fiction Club di Rehovot sul teletrasporto quantistico e altre cose folli. Mi è stato chiesto di provare a scrivere la prima parte del mio discorso in cui ho considerato cosa significa “teletrasporto” e quanto possa essere davvero difficile. Non pretendo che questo sia definitivo sulla questione, solo i miei pensieri a riguardo. I miei interessi di ricerca riguardano davvero i fenomeni quantistici fondamentali e al di fuori di quel campo ho le stesse probabilità di inciampare quanto un altro.

Per iniziare, chiediamoci cosa potremmo intendere con il termine “teletrasporto”. Dopotutto, se qualcuno viene da te dicendo “guarda, finalmente ce l’ho fatta! Ho scoperto come teletrasportarci…” vorremmo poter decidere se stiamo parlando la stessa lingua. Bene, quindi ho visto Star Trek ® quindi immagino di poter provare a definirlo:Il teletrasporto è una sorta di trasporto “disincarnato” 

istantaneo .Ora aspetta un secondo, non posso comprarlo! La teoria della relatività di Einstein – e molti decenni di prove sperimentali lo confermano fino in fondo – affermano che la velocità maggiore è la velocità della luce. Se prendiamo questo come parte della scienza normativa, allora dovremo cambiare immediatamente la nostra definizione in:Il teletrasporto è una sorta di trasporto “disincarnato”.(Almeno per il momento.)

Beh, va un po’ meglio, ma sono stato piuttosto vago su cosa intendo per disincarnato. Forse dovrei lasciare che la figura sotto sia la nostra migliore guida su cosa potrebbe significare:Immagino che se penso a questa definizione per un po’ comincio a rendermi conto che abbiamo già molti esempi di teletrasporto intorno a noi ogni giorno:

  • telefono: trasporta le onde sonore come elettricità.
  • fax: trasporta un’immagine.
  • World Wide Web: …

Bene, questi contano come teletrasporto? Stanno davvero copiando i processi. Lasciano il suono, l’immagine, quello che hai dietro e inviano la copia che spara attraverso lo spazio in qualche modo disincarnato. Hmmmm, dovremmo comprare questo? Non lasciano una copia nel nostro programma TV preferito. Beh, forse è proprio quello che fanno. Hanno una macchina che misura le posizioni e le velocità e i tipi di atomi in tutta la persona e poi invia quell’informazione (diciamo tramite onde radio) al luogo dove il corpo viene ricostruito da un’altra macchina. Ebbene, in TV hanno anche imparato a ricreare la persona dalle informazioni apparentemente senza una macchina per riceverle. (Una cosa alla volta, per favore!)E l’originale? Beh, forse la macchina che misura tutti quegli atomi deve fare a pezzi la persona per farlo. Immagino che sarebbe come una fotocopiatrice con una lampada flash che è stata impostata troppo calda (evaporando l’originale). Questo non sarebbe un requisito assoluto. Non appena qualcuno ha capito come costruire un processo di copia più delicato, potrebbe lasciarsi alle spalle l’originale. Vorrebbero? L’anima sarebbe copiata? La copia dovrebbe comunque pagare le tasse se l’originale fosse ancora in circolazione? Immagino di non poter rispondere a tutte le domande urgenti.

Naturalmente, se mai potessimo imparare a farlo, potremmo trovare nuovi campi di ricerca come la “religione sperimentale”. Chissà?

Di quante informazioni stiamo parlando comunque? Ebbene, il progetto umano visibile dell’American National Institute of Health richiede circa 10 Gigabyte (cioè circa 10^11 = 100.000.000.000 di “bit”, o risposte si/no, si tratta di una decina di CD ROM) per fornire i dettagli tridimensionali completi di un umano fino a un millimetro di risoluzione in ciascuna direzione. Se ci dimentichiamo di riconoscere gli atomi e di misurare le loro velocità e di ridimensionarli a una risoluzione di una lunghezza atomica in ciascuna direzione, questo è di circa 10^32 bit (uno seguito da trentadue zeri). Sono così tante informazioni che anche con le migliori fibre ottiche concepibili ci vorrebbero oltre cento milioni di secoli per trasmettere tutte quelle informazioni! Sarebbe più facile camminare! Se racchiudessimo tutte queste informazioni in CD ROM, starebbero in un cubo di quasi 1000 chilometri di lato! È stato detto abbastanza?

Ehi, ma state tutti chiedendo a gran voce “che mi dici del principio di indeterminazione, puoi davvero misurare le cose in modo così accurato?” Ebbene la teoria quantistica ci dice che la precisione con cui possiamo misurare la posizione e la velocità di qualsiasi particella è limitata da una formula molto semplice:

                             incertezza di velocità
  incertezza in posizione x -------------------------
                                 velocità della luce

                         un milionesimo del raggio di un atomo di idrogeno
                    > ------------------------------------------------
                            la massa delle particelle / la massa dell'idrogeno 

Se vogliamo misurare ogni atomo entro una tipica dimensione atomica, ciò significa che le velocità saranno incerte di circa 300 metri al secondo (se la particella pesa quanto un atomo di idrogeno, diciamo).

Sembra veloce, ma non è così male. Il tremolio ordinario dei nostri atomi dovuto al fatto che siamo a temperatura ambiente è maggiore di questo di un fattore tre o più. In altre parole, il principio di indeterminazione non sembra essere troppo restrittivo in termini di quanto bene possiamo misurare quegli atomi.

Ovviamente non è tutto. E lo “stato quantico” di quegli atomi? Ha importanza in quali livelli di energia si trovano tutti? Le reazioni chimiche devono avere queste informazioni per funzionare una volta che ricomponiamo gli atomi per creare una persona? Bene, la mia ipotesi migliore è no! Come è la migliore ipotesi di molti altri scienziati che ho chiesto anch’io. Ma non è certo una risposta definitiva. Immagino che ciò che tende a convincermi che lo stato quantico dettagliato non è importante da ottenere correttamente quando si desidera copiare una persona e crearne una nuova dalle informazioni parziali è che le persone vanno abitualmente negli ospedali per NMR (risonanza magnetica nucleare) e ESR (risonanza di spin elettronico) scansiona per vedere al loro interno. Queste procedure mescolano gli stati quantistici di almeno un gran numero di atomi e nuclei delle persone che vengono scansionate, eppure non Sembrano disturbare i loro appetiti (questo li rende ancora umani nel mio libro). Quindi anche qui la natura quantistica dei nostri atomi e molecole non sembra escludere il metodo di copiatura per il teletrasporto.

L’enorme quantità di informazioni coinvolte è comunque sbalorditiva! Forse dovremmo iniziare con qualcosa di più piccolo…Samuel L. Braunstein , schmuel a cs.york.ac.uk – Original Page