Se la Terra fosse un hard disk

Quanti bit possono essere contenuti nell’Universo?
Se lo è chiesto nel 2002 Seth Lyod, un docente di informatica del MIT. Il bit, come saprete, è l’unità fondamentale di informazione. Il bit risponde “sì” o “no” a una domanda, che può essere per esempio: “nel circuito passa corrente?”
I bit nei computer classici sono solitamente memorizzati nei transistor, ma è possibile farlo anche nello stato quantico di una particella (lo spin di un elettrone, la polarizzazione di un fotone…).

                                                                                      fonte
Considerando tutti i diversi modi con il quale una particella può codificare informazione, Llyod concluse che l’universo può contenere 10^90 bit. Questa è l’informazione che potrebbe contenere un computer grande quanto l’universo. Ovviamente il metodo usato per calcolare questa quantità di informazione può essere applicato anche a sistemi più piccoli, come la Terra. Secondo la formula di Lyod, la Terra può contenere 10^56 bit. Ma questo enorme hard disk è vuoto o pieno? Nel 2011 Martin Hilbert Università della California) e Priscilla Lopez (Università della Catalogna) stimarono che, fino al 2007, le informazioni memorizzate dagli esseri umani erano in totale circa 2*10^21 bit, 2000 miliardi di Gigabit. Ma questa è solo l’informazione contenuta in testi, video, immagini…in realtà l’informazione è contenuta anche in ogni oggetto fabbricato dall’uomo, ma anche nei sistemi biologici, si pensi solamente al DNA, ma anche ai ribosomi, ai mitocondri…Facendo i conti, si è scoperto che la maggior parte dell’informazione sulla Terra è immagazzinata sotto forma di biomassa. In totale sarebbero circa 10^44 bit. È un numero piccolissimo se confrontato alla capacità totale del pianeta, che ha ancora una disponibilità enorme.
 

Facciamo un piccolo passo indietro per descrivere brevemente quando emerge l’informazione.
Essa è essenzialmente ordine. Pensateci: un testo è una sequenza ordinata di lettere, la schermata che state guardando in questo momento è prodotta a partire da un insieme ordinato di bit, il DNA è una sequenza ordinata di basi azotate… La faccenda non è così semplice, sotto vi lascio le fonti per approfondire, come sempre. Per adesso vi basta sapere che l’informazione è correlata all’ ordine di un sistema fisico.
 

Come mai il nostro hard disk planetario è quasi vuoto?
La ragione è da ricercare nel secondo principio della termodinamica, che afferma sostanzialmente che l’universo ha una tendenza naturale al disordine.
In un sistema chiuso l’entropia, che è la misura del disordine di un sistema, non può mai diminuire, al limite rimane costante.
Questo non significa che non possano emergere stati ordinati di materia, come gli esseri viventi, che sono a tutti gli effetti degli  “atomi ben disposti” che messi assieme svolgono varie funzioni.  Però quell’ ordine è stato raggiunto a spese dell’ambiente, che ha visto diminuire il proprio.
Oppure pensate a internet. Miliardi di Gigabyte di informazione, ma per crearla si è resto necessario l’impiego dell’energia elettrica, prodotta bruciando combustibili fossili e immettendo CO2 nell’atmosfera.
Complessivamente l’entropia non può che crescere. Se da qualche parte dell’universo l’entropia diminuisce, da qualche altra parte aumenta. Ma non della stessa quantità, solitamente l’aumento è molto più grande della diminuzione.  Ecco perché l’hard disk è quasi vuoto: l’entropia rende difficile riempirlo.
Eppure complessivamente l’informazione sul pianeta sta aumentando. Come mai? Perché esiste una grande capacità di calcolo diffusa.
 

L’economia. 

Pensate alla realizzazione di un prodotto, sia esso un computer, un dentifricio, un’automobile…
Questi oggetti prima di essere fabbricati devono essere pensati. La maggior parte delle persone che usano un computer non hanno idea di come funzioni, ma questo non toglie che possano beneficiarne ugualmente. Si possono usare le conoscenze altrui attraverso i prodotti, che altro non sono se non la realizzazione di un’idea. E attraverso lo sfruttamento di quest prodotti è possibile aumentare le proprie informazioni, e metterle a disposizione di altri, attraverso altri prodotti eventualmente. Così via, in un circolo virtuoso. Il fatto è che spesso per costruire un oggetti di uso quotidiano c’è bisogno di molto più di una singola persona, sono necessarie molti individui, ognuno dei quali collabora a un pezzetto del prodotto. Chi costruisce l’hardware, chi programma il software…
Questa esigenza ha portato alla formazione di reti in grado di “calcolare” i prodotti, trascendendo la “capacità computazionale” di un singolo essere umano.
Riassumendo: l’economia è come un calcolatore. L’hardware sono le reti sociali. Questa capacità di calcolo rende possibile l’aumento di informazione sul pianeta.

Limiti e prospettive future.

Nel  formare reti di persone  ci sono sicuramente dei limiti. Pensate alla barriere linguistiche, geografiche, etniche…
Le nuove tecnologie permettono in alcuni casi di abbattere queste barriere (quelle geografiche sicuramente), per questo nel corso degli ultimi decenni la nostra capacità di produrre informazione è aumentata, seppur di poco. Ora siamo nel bel mezzo di una rivoluzione: lo sviluppo delle nanotecnologie permetterà all’uomo e alle macchine di “fondersi” , grazie a dispositivi elettronici installati all’interno del corpo.
Forse siamo arrivati a un punto tale che solo grazie alle macchine possiamo aumentare l’informazione a nostra disposizione. Informazione delle nostre menti che si materializza e produce altra informazione per le nostre menti. Osservate il mondo, in futuro.   

Approfondimenti:
https://arxiv.org/abs/quant-ph/0110141
https://www.ft.com/content/36cad2c0-1038-11e5-ad5a-00144feabdc0
Le Scienze n. 569, Gennaio 2016.
https://it.wikipedia.org/wiki/Entropia_(teoria_dell%27informazione)