Фізики вважають, що концепція простору-часу може представляти собою дискретизовану “квантову пам’ять”, в якій зберігається інформація про всі взаємодії у Всесвіті. Згідно з цим поглядом, наш світ не просто розвивається, а постійно запам’ятовує всі події.
Протягом більше ста років основою фізики слугували дві ключові теорії: загальна теорія відносності, що пояснює гравітацію через викривлення простору-часу, і квантова механіка, яка розкриває основи часток. Хоча кожна з цих теорій успішно функціонує у своїй галузі, їх поєднання призводить до численних парадоксів, особливо у випадку чорних дір, темної матерії та енергії. Дослідники з Лейденського університету у Нідерландах пропонують новий підхід, в якому акцент робиться на інформації, а не на матерії й енергії. Цей новий концепт отримав назву “матриця квантової пам’яті” (МКП).
Основна ідея МКП полягає в тому, що простір-час є не гладким, а дискретним, поділеним на елементарні “осередки”, здатні зберігати квантові відбитки всіх взаємодій, що відбуваються навколо, таких як проходження частинок або вплив різних природних сил. Кожна подія привносить невелику зміну в стан цих осередків, що означає, що Всесвіт насправді є ареною, яка запам’ятовує свою історію.
Один з найзначніших викликів у фізиці пов’язаний з інформаційним парадоксом чорних дір. Згідно з теорією Ейнштейна, все, що потрапляє в чорну діру, назавжди зникає. Проте, за законами квантової механіки, інформація не може бути знищена. Модель МКП пропонує розв’язання цієї проблеми: кожного разу, коли маса зникає у чорній дірі, її відбиток зберігається в навколишніх осередках простору-часу, і після випаровування чорної дірки інформація залишиться доступною.
Вчені також виявили, що не лише маса та енергія впливають на структуру простору-часу, а й розподіл квантової інформації, що особливо видно в контексті квантової заплутаності. Це явище дозволяє двом частинкам взаємодіяти, навіть якщо вони віддалені одна від одної на великі відстані.
До того ж, дослідження показали, що зразки інформаційних відбитків можуть функціонувати як темна матерія — невидима субстанція, яка складає більшу частину матерії у Всесвіті. Це пояснює аномалії в русі галактик без потреби в ефемерних поясненнях катастрофічного обсягу темної матерії.
Дослідникам також стало відомо, як темна енергія — той фактор, який прискорює розширення Всесвіту — може виникати в результаті насичення осередків простору-часу інформацією. Коли їхнійcapacity досягає максимума, енергія залишає свій слід у формі темної енергії. Таким чином, темна матерія і темна енергія можуть бути двома аспектами однієї інформаційної концепції.
Додатково, якщо простір-час є обмеженим у своїй пам’яті, виникає питання: що буде, коли ця пам’ять заповниться? Фізики вважають, що Всесвіт може бути циклічним, проходячи через чергу розширень і скорочень. Кожен з таких циклів додає деякі дані до загальної інформаційної бази. Коли інформаційна ємність досягається, замість стиснення у сингулярність, накопичена ентропія спричиняє новий етап розширення.
Дослідження вчених, які порівняли свою модель із спостереженнями, свідчать про те, що Всесвіт вже пережив три або чотири цикли, і залишилося ще кілька. Коли ці цикли закінчаться, інформаційна ємність простору-часу буде повністю заповнена, а Всесвіт вирушить у фінальну стадію повільного розширення.
Фізики вбачають в моделі МКП особливий аспект: Всесвіт можна розглядати як величезний квантовий комп’ютер і пам’ять, де кожна подія залишає свій слід, формуючи розвиток космосу та відповідаючи на численні ще не розгадані загадки фізики.
