Fyzici se dlouho potýkají s neslučitelností dvou základních pilířů moderní vědy: Einsteinovy obecné teorie relativity, která popisuje gravitaci a velkoprostorovou strukturu vesmíru, a kvantové mechaniky, která řídí subatomární sféru. Tento rozpor se stává obzvláště akutním při pokusu pochopit jevy, jako jsou černé díry, temná hmota, temná energie a samotný vznik kosmu. Nový výzkum navrhuje radikální přehodnocení reality a naznačuje, že informace, nikoli hmota, energie nebo samotný časoprostor, mohou být nejzákladnější složkou vesmíru. Tento nový rámec, nazvaný kvantová paměťová matice (QMM), předpokládá vesmír, který aktivně „pamatuje“ každou interakci, k níž v něm dochází.
Teoretické základy rámce QMM vycházejí z úsilí vyřešit informační paradox černých děr, dlouhodobou záhadu. Obecná teorie relativity naznačuje, že informace vstupující do černé díry jsou nenávratně ztraceny, což je představa, která je v přímém rozporu s kvantovým principem zachování informace. QMM nabízí řešení tím, že předpokládá, že časoprostor není spojitá tkanina, ale spíše diskrétní sbírka „buněk“. Každá z těchto buněk je schopna uchovávat kvantovou stopu každé události, kterou zažije, od interakcí částic po vliv základních sil. To znamená, že jak hmota padá do černé díry, okolní časoprostorové buňky zaznamenávají její otisk, čímž zajišťují, že informace není ztracena, ale spíše zakódována v paměti samotného časoprostoru.
Tento koncept ukládání informací přesahuje gravitaci a zahrnuje další základní síly přírody. QMM předpokládá, že silné a slabé jaderné síly, zodpovědné za držení atomových jader pohromadě, také zanechávají nesmazatelné stopy v časoprostorových buňkách. Navíc předběžný výzkum, který je v současné době předmětem recenzního řízení, naznačuje, že elektromagnetismus podobně ovlivňuje stav paměti těchto buněk. Tato univerzálnost otiskování informací napříč různými silami posiluje myšlenku koherentní základní informační architektury vesmíru.
Důsledky této „duality geometrie-informace“ jsou hluboké a nabízejí potenciální vysvětlení kosmických záhad, jako je temná hmota a temná energie. Rámec QMM navrhuje, že shluky informačních otisků v časoprostoru mohou napodobovat chování temné hmoty, což vysvětluje pozorované gravitační shlukování a galaktické pohyby bez nutnosti exotických nových částic. Podobně temná energie může vznikat ze stavu, kdy se časoprostorové buňky stanou nasycenými a neschopnými ukládat nové, nezávislé informace. Tato zbytková energie, jak teorie naznačuje, se matematicky shoduje s „kosmologickou konstantou“ pohánějící zrychlenou expanzi vesmíru. Tato zjištění společně naznačují, že temná hmota a temná energie by mohly být dvěma projevy jediného informačního jevu.
Cyklický kosmos a limity paměti
Rozšířením QMM na kosmologii rámec předpokládá cyklický vesmír, který prochází opakovanými cykly expanze a kontrakce. Jak se vesmír rozpíná, entropie, míra nepořádku, je ukládána do informačního registru časoprostoru. Když tato informační kapacita dosáhne svého limitu, vesmír prochází „odrazem“, zvrátí svou kontrakci a zahájí novou fázi expanze. Tento mechanismus nabízí alternativu k tradiční singularitě na začátku a konci vesmíru.
Analýza pozorovacích dat v tomto modelu naznačuje, že vesmír již zažil několik cyklů expanze-kontrakce, s konečným počtem zbývajících cyklů, než bude informační kapacita časoprostoru plně nasycena. Po dosažení tohoto bodu nasycení by další odrazy ustaly a vesmír by vstoupil do konečné, zpomalující fáze expanze. Tato interpretace naznačuje, že skutečné „informační stáří“ vesmíru výrazně přesahuje jeho současné pozorované stáří 13,8 miliardy let.
Rámec QMM není čistě teoretický; počáteční testy na kvantových počítačích ukázaly slibné výsledky. Výzkumníci úspěšně zacházeli s qubity jako se základními časoprostorovými buňkami a pomocí protokolů odvozených z QMM prokázali schopnost s vysokou přesností obnovit původní kvantové stavy. Toto experimentální ověření naznačuje, že otiskový operátor je v reálných kvantových systémech skutečně funkční. Kromě své vysvětlující síly pro kosmické jevy má QMM také praktický potenciál pro pokrok v kvantových počítačích tím, že potenciálně zlepšuje schopnosti opravy chyb. Tato dvojí použitelnost podtrhuje potenciál informací jako sjednocujícího principu, který propojuje základní fyziku s nejmodernější technologií.