Пространство-время оказалось гигантским жёстким диском: что записано на нём
Что, если Вселенная не просто расширяется и остывает, а ещё и запоминает всё, что в ней происходит? Учёные представили модель, которая утверждает именно это. Согласно новой работе, пространство-время устроено как огромный архив, где каждое взаимодействие оставляет неизгладимый след. И этот архив может переписывать судьбу космоса.
Речь идёт о теоретической конструкции под названием «квантовая матрица памяти» (Quantum Memory Matrix). Её разработал физик Флориан Нойкарт из Лейденского университета вместе с коллегами. Статью уже приняли к печати в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP). Идея — объединить в одном фреймворке сразу несколько тёмных пятен современной физики: природу тёмной материи, тёмной энергии, парадокс информации в чёрных дырах и циклические сжатия Вселенной.
Как это работает? Авторы считают, что пространство-время не непрерывно, а состоит из мельчайших квантовых ячеек. Каждая такая ячейка — как крошечная ячейка памяти. Когда в ней происходит какое-то физическое взаимодействие — сталкиваются частицы, пролетает фотон, меняется гравитационное поле, — ячейка запоминает этот акт. Информационный след остаётся навсегда.
Тёмная материя как отпечатки прошлого
Накопленные «отпечатки» начинают вести себя необычно. По расчётам группы Нойкарта, скопления таких информационных следов создают гравитационный эффект. То есть они притягивают обычную материю, влияют на скорости вращения звёзд на окраинах галактик — ровно так, как сегодня приписывают тёмной материи. Но никаких новых частиц для этого не нужно: роль «невидимой массы» играет сама записанная информация.
А что с тёмной энергией? По версии учёных, когда квантовая ячейка заполняется до предела и больше не может принимать новые данные, в ней остаётся остаточная энергия. Сумма таких «насыщенных» ячеек по всему объёму пространства и создаёт эффект ускоренного расширения, который мы наблюдаем. То есть тёмная энергия — это побочный продукт переполненной памяти Вселенной.
Циклы большого взрыва
Из модели следует, что наш космос не единственный в своём роде. Пространство-время уже пережило от трёх до четырёх полных циклов расширения и сжатия. Когда информационная ёмкость достигает предела, Вселенная не схлопывается в точку, а отскакивает — происходит новый Большой взрыв, и всё начинается заново. Авторы подсчитали, что до окончательного насыщения осталось меньше десяти таких циклов. А реальный возраст всей последовательности циклов — порядка 62 миллиардов лет. Это намного больше привычных 13,8 миллиарда — возраста нашего конкретного цикла.
Часть расчётов уже проверили на квантовых компьютерах. Исследователи смоделировали ячейки пространства-времени с помощью кубитов и попробовали восстановить квантовые состояния. Точность восстановления превысила 90%. Кроме того, в ходе симуляции снизился уровень логических ошибок при коррекции квантовой информации — это косвенно подтверждает, что модель может быть полезна не только для космологии, но и для практических квантовых вычислений.
Конечно, до прямых экспериментальных подтверждений ещё далеко. Пока это чисто теоретическая работа. Но если она верна, то Вселенная оказывается не просто пустым пространством, а гигантским носителем данных, где записано всё — от флуктуаций вакуума до столкновения галактик. И когда-нибудь, возможно, мы научимся считывать эти записи.