Фізики вже багато років шукають шлях до об’єднання загальної теорії відносності та квантової механіки в єдину концепцію, здатну пояснити фундаментальні сили у Всесвіті. Хоча кожна з цих теорій ефективно описує окремі аспекти природи — від гравітації до світу елементарних частинок, — поєднання їх для розуміння чорних дір, темної матерії, темної енергії та самого походження Всесвіту залишається складною науковою задачею.
Про це розповідає ProIT
Квантова матриця пам’яті: що це таке?
Флоріан Нойкарт з Лейденського університету разом з командою запропонували нову теорію, за якою інформація є базовим елементом реальності, важливішим за матерію, енергію чи навіть простір-час. Вони описують структуру реальності як квантову матрицю пам’яті, складену з дискретних осередків, які можуть зберігати інформацію про кожну взаємодію — чи то проходження частинки, чи вплив фундаментальних сил. Кожна подія залишає у цих осередках унікальний квантовий слід, що змінює їхній стан.
Розглядаючи парадокс чорної діри, дослідники виходять з того, що згідно із квантовою теорією інформація не може бути знищена. Нова модель пояснює: коли матерія потрапляє до чорної діри, навколишні осередки простору-часу зберігають її відбиток, і після повного випаровування чорної діри ця інформація не зникає, а залишається у пам’яті простору-часу.
“Сукупно ці результати припускають, що темна матерія та темна енергія можуть бути двома сторонами однієї інформаційної медалі.”
Вплив інформації на структуру Всесвіту
Математична основа цієї концепції — оператор імпринтингу, який забезпечує збереження інформації у процесі взаємодій. Спочатку дослідники застосували його до гравітації, а згодом — до інших сил, включаючи електромагнітну та ядерні взаємодії. Виявилося, що навіть електричне поле впливає на стан пам’яті осередків простору-часу.
Завдяки цьому науковці сформулювали принцип дуальності: геометрія простору-часу залежить не лише від маси та енергії, як стверджував Ейнштейн, а й від розподілу квантової інформації, особливо у стані заплутаності частинок.
Дослідження показали, що згустки інформаційних відбитків поводяться подібно до темної матерії, групуючись під впливом гравітації, і можуть пояснити аномальні рухи галактик, не вдаючись до гіпотетичних частинок. Щодо темної енергії, експерименти вказують: коли пам’ять осередків насичується, вони перестають фіксувати нову інформацію, а накопичена енергія відповідає космологічній сталій.
Вся ця модель дозволяє припустити, що темна матерія та темна енергія — прояви одного й того ж інформаційного механізму. Дослідники також з’ясували, що Всесвіт циклічно переживає фази розширення й стиснення, з кожним циклом накопичуючи ентропію. Дійшовши до максимуму, ентропія запускає новий цикл, а не призводить до колапсу у сингулярність. За оцінками, наш Всесвіт вже пройшов 3–4 таких цикли, а попереду ще менше десяти, після чого настане фінальна фаза уповільненого розширення. Такий підхід дозволяє вважати інформаційний вік Всесвіту близько 62 мільярдів років.
Практичну цінність ідеї вже перевірено на квантових комп’ютерах, де кубіти розглядалися як моделі осередків простору-часу. Використання операторів імпринтингу дало змогу відновлювати вихідні квантові стани з точністю понад 90% та значно зменшити кількість логічних помилок завдяки поєднанню з традиційними кодами корекції.
Таким чином, квантова механіка може не лише пояснити фундаментальні властивості космосу, але й бути корисною у розвитку квантових технологій. Згідно з новою теорією, Всесвіт — це не просто геометрія та енергія, а і пам’ять, у якій зберігається кожна подія космічної історії.
