Физики уже много лет ищут путь к объединению общей теории относительности и квантовой механики в единую концепцию, способную объяснить фундаментальные силы во Вселенной. Хотя каждая из этих теорий эффективно описывает отдельные аспекты природы — от гравитации до мира элементарных частиц, — сочетание их для понимания черных дыр, темной материи, темной энергии и самого происхождения Вселенной остается сложной научной задачей.
Об этом сообщает ProIT
Квантовая матрица памяти: что это такое?
Флориан Нойкарт из Лейденского университета вместе с командой предложили новую теорию, согласно которой информация является базовым элементом реальности, важнее материи, энергии или даже пространства-времени. Они описывают структуру реальности как квантовую матрицу памяти, состоящую из дискретных ячеек, которые могут хранить информацию о каждом взаимодействии — будь то прохождение частицы или влияние фундаментальных сил. Каждое событие оставляет в этих ячейках уникальный квантовый след, изменяющий их состояние.
Рассматривая парадокс черной дыры, исследователи исходят из того, что согласно квантовой теории информация не может быть уничтожена. Новая модель объясняет: когда материя попадает в черную дыру, окружающие ячейки пространства-времени хранят ее отпечаток, и после полного испарения черной дыры эта информация не исчезает, а остается в памяти пространства-времени.
«Совокупно эти результаты предполагают, что темная материя и темная энергия могут быть двумя сторонами одной информационной медали.»
Влияние информации на структуру Вселенной
Математическая основа этой концепции — оператор импринтинга, который обеспечивает сохранение информации в процессе взаимодействий. Сначала исследователи применили его к гравитации, а затем — к другим силам, включая электромагнитные и ядерные взаимодействия. Оказалось, что даже электрическое поле влияет на состояние памяти ячеек пространства-времени.
Благодаря этому ученые сформулировали принцип дуальности: геометрия пространства-времени зависит не только от массы и энергии, как утверждал Эйнштейн, но и от распределения квантовой информации, особенно в состоянии запутанности частиц.
Исследования показали, что сгустки информационных отпечатков ведут себя подобно темной материи, группируясь под воздействием гравитации, и могут объяснить аномальные движения галактик, не прибегая к гипотетическим частицам. Что касается темной энергии, эксперименты указывают: когда память ячеек насыщается, они перестают фиксировать новую информацию, а накопленная энергия соответствует космологической постоянной.
Вся эта модель позволяет предположить, что темная материя и темная энергия — проявления одного и того же информационного механизма. Исследователи также выяснили, что Вселенная циклически переживает фазы расширения и сжатия, с каждым циклом накапливая энтропию. Достигнув максимума, энтропия запускает новый цикл, а не приводит к коллапсу в сингулярность. По оценкам, наша Вселенная уже прошла 3–4 таких цикла, а впереди еще меньше десяти, после чего наступит финальная фаза замедленного расширения. Такой подход позволяет считать информационный возраст Вселенной около 62 миллиардов лет.
Практическую ценность идеи уже проверили на квантовых компьютерах, где кубиты рассматривались как модели ячеек пространства-времени. Использование операторов импринтинга позволило восстанавливать исходные квантовые состояния с точностью более 90% и значительно снизить количество логических ошибок благодаря сочетанию с традиционными кодами коррекции.
Таким образом, квантовая механика может не только объяснить фундаментальные свойства космоса, но и быть полезной в развитии квантовых технологий. Согласно новой теории, Вселенная — это не просто геометрия и энергия, но и память, в которой хранится каждое событие космической истории.
