La sera del 29 dicembre 1959, durante una riunione dell'American Physical Society al Caltech, Richard Feynman tenne una conferenza intitolata "C'è molto spazio in fondo", sostenendo che nessuna legge fisica ci impedisce di scrivere l'intera Encyclopædia Britannica sulla capocchia di uno spillo, di immagazzinare ogni libro mai scritto in qualcosa delle dimensioni di un granello di polvere, o di disporre la materia atomo per atomo. La biologia ne fa già versioni di questo tipo: una cellula vivente conserva le sue istruzioni in un filo di DNA, quindi le leggi della fisica lo permettono chiaramente. Semplicemente non avevamo ancora costruito gli strumenti.

Aveva ragione, e per decenni siamo scesi in quello spazio quasi gratis. Il transistor si è ripetutamente dimezzato in dimensioni, così che i chip raddoppiassero in densità; un computer che una volta riempiva una stanza ora sta dentro un orologio. Ma quella facile discesa si è bloccata, e il segno più chiaro è l'espansione dei data center. Sei dei più grandi hyperscaler sono sulla buona strada per spendere più di 700 miliardi di dollari quest'anno in infrastrutture informatiche, circa il doppio del record stabilito nel 2025, versando cemento, rame e silicio in nuovi siti più velocemente di quanto la rete elettrica riesca ad alimentarli. Quell'espansione compra prestazioni con la forza bruta: aggiungendo altro di ciò che già sappiamo produrre. L'altro tipo di progresso, quello che rendeva migliori i chip, si sta silenziosamente esaurendo.

Le linee di tendenza che tracciavano l'era dell'informazione del XX secolo si stanno piegando o spezzando con l'alba dell'era dell'intelligenza del XXI secolo. La legge di Moore, che tracciava la densità dei transistor sul silicio, ha rallentato. La legge di Dennard – il consumo energetico resta lo stesso mentre i transistor si rimpiccioliscono – è finita. La legge di Koomey, che traccia il calcolo per joule, ha iniziato a vacillare. La legge di Kryder, sulla densità di memorizzazione magnetica, è rallentata fino a strisciare. La legge di Keck, che traccia la capacità della fibra ottica, si sta appiattendo.

Ma queste leggi di scala sono mere osservazioni su sistemi ingegnerizzati, non leggi fisiche fondamentali. I veri limiti – dettati dalla meccanica quantistica, dalla relatività generale e dalla teoria dell'informazione – giacciono molto al di sotto di qualsiasi cosa in un data center oggi. Le leggi di scala tracciano la discesa alle nostre spalle; i limiti fondamentali tracciano lo spazio che rimane. Alcuni potrebbero essere irraggiungibili in pratica, ma vale la pena esplorarli perché il lavoro paga due volte: una nello sviluppo tecnologico e una nella scienza fondamentale.

Durante la sua conferenza del 1959, Feynman offrì due premi di 1.000 dollari ciascuno di tasca propria. Uno andò al primo che avesse costruito un motore elettrico funzionante più piccolo di un cubo di 0,4 millimetri. Si aspettava che costringesse qualcuno a inventare una microtecnologia genuinamente nuova. Invece, circa un anno dopo, un ingegnere formatosi al Caltech di nome William McLellan si presentò con il motore costruito e funzionante: una macchina da un quarto di milligrammo, all'incirca delle dimensioni di un granello di sabbia, assemblata a mano con uno stuzzicadenti e un tornio da orologiaio sotto un microscopio. Feynman fu solo leggermente deluso. Il premio dimostrò la sua tesi nel modo meno interessante immaginabile: lo spazio c'era, ma raggiungere questo primo traguardo non aveva richiesto alcuna nuova tecnologia, solo un uomo insolitamente paziente con mani ferme.

Il secondo premio invecchiò diversamente. Era offerto a chiunque riuscisse a ridurre una pagina di testo di un fattore 25.000 in ogni direzione, abbastanza piccolo perché l'intera Britannica stesse sulla capocchia di uno spillo. Quel premio rimase non reclamato per un quarto di secolo, vinto infine nel 1985 da Tom Newman, uno studente laureato di Stanford che usò una macchina per litografia a fascio di elettroni – un antenato degli attuali strumenti di patterning per la fabbricazione di chip – per trascrivere la pagina iniziale di A Tale of Two Cities alla scala richiesta.

La discesa era però già ben avviata. L'anno prima della conferenza di Feynman, Jack Kilby, appena assunto alla Texas Instruments e senza ancora ferie da prendere, passò quel luglio quasi da solo in laboratorio mentre i colleghi si godevano il tempo libero. Entro quel settembre aveva collegato un transistor, un condensatore e tre resistori, tutti da un singolo pezzetto di germanio, dimostrando che un intero circuito poteva essere ricavato da un unico blocco di semiconduttore.

L'idea