Более столетия физика опиралась на две великие теории. Общая теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию как искривление пространства и времени. Квантовая механика управляет миром частиц и полей. Каждая из них блестяще работает в своей области, но при их объединении возникают противоречия — особенно когда речь заходит о черных дырах, темной материи, темной энергии и происхождении космоса.

Мы с коллегами исследуем новый способ преодолеть этот разрыв. Основная идея заключается в том, чтобы рассматривать информацию — не материю, не энергию и даже не само пространство-время — как самую фундаментальную составляющую реальности. Мы называем этот framework «Квантовой Матрицей Памяти» (QMM).

В его основе лежит простое, но мощное утверждение: пространство-время не является непрерывным, а состоит из дискретных «ячеек», о чем и говорит квантовая механика. Каждая такая ячейка может хранить квантовый отпечаток любого взаимодействия — будь то прохождение частицы или влияние силы, такой как электромагнетизм или ядерные взаимодействия. Каждое событие оставляет после себя крошечное изменение в локальном квантовом состоянии ячейки пространства-времени.

Другими словами, Вселенная не просто эволюционирует. Она помнит.

От черных дыр ко всем силам природы

История начинается с парадокса потери информации в черных дырах. Согласно теории относительности, все, что падает в черную дыру, исчезает навсегда. Согласно квантовой теории, это невозможно. Информация не может быть уничтожена.

QMM предлагает решение. По мере того как материя падает в черную дыру, окружающие ячейки пространства-времени записывают ее отпечаток. Когда черная дыра в конечном счете испаряется, информация не теряется — она уже «вписана» в память пространства-времени.

Затем мы задались вопросом: а что насчет других сил природы? Оказалось, что они подчиняются тем же законам. В наших моделях сильное и слабое ядерные взаимодействия, которые удерживают атомные ядра, также оставляют следы в пространстве-времени. Даже простое электрическое поле изменяет состояние памяти его ячеек.

Объяснение темной материи и темной энергии

Это привело нас к более широкому принципу, который мы называем геометро-информационной двойственностью. С этой точки зрения, на форму пространства-времени влияет не только масса и энергия, как учил Эйнштейн, но и то, как распределена квантовая информация, особенно через квантовую запутанность.

Этот сдвиг в перспективе имеет dramatic последствия. Мы обнаружили, что сгустки таких информационных «отпечатков» ведут себя точно так же, как темная материя. Они формируют гало вокруг галактик и объясняют аномально высокие скорости вращения звезд, не требуя введения каких-либо экзотических частиц.

В другой работе мы показали, как может возникать и темная энергия. Когда ячейки пространства-времени перенасыщаются информацией, они вносят вклад в остаточную энергию вакуума. Интересно, что эта энергия имеет ту же математическую форму, что и «космологическая постоянная», или темная энергия, которая заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Вместе эти результаты позволя предположить, что темная материя и темная энергия — две стороны одной информационной монеты.

Циклическая Вселенная?

Но что произойдет, если память пространства-времени будет полностью заполнена? Наша последняя космологическая работа указывает на циклическую модель Вселенной — рождающуюся и умирающую снова и снова. Каждый цикл расширения и сжатия вносит все больше энтропии (меры беспорядка) в эту космическую «бухгалтерскую книгу». Когда предел достигнут, Вселенная «отскакивает» в новый цикл.

Сравнивая модель с observational данными, мы оценили, что Вселенная уже пережила три или четыре таких цикла, и у нее осталось менее десяти. После этого информационная емкость пространства-времени будет полностью исчерпана, и Вселенная войдет в финальную фазу замедляющегося расширения. Это означает, что истинный «информационный возраст» космоса составляет около 62 миллиардов лет, а не 13.8 миллиардов лет, которые отсчитываются от Большого Взрыва нашего цикла.

От теории к практике и новым горизонтам

Самое удивительное в этой теории — ее проверяемость. Мы уже протестировали ключевые аспекты QMM на современных квантовых компьютерах. Рассматривая кубиты как аналоги ячеек пространства-времени и используя наши протоколы записи и считывания информации, мы смогли восстановить исходные квантовые состояния с точностью более 90%.

Это показало нам две вещи. Во-первых, математический аппарат теории работает в реальных квантовых системах. Во-вторых, у него есть практическая польза: комбинируя наш метод с традиционными кодами коррекции ошибок, мы значительно снизили уровень логических сбоев. Это означает, что QMM может не только объяснять космос, но и помочь в создании более стабильных квантовых компьютеров.

Таким образом, теория Квантовой Матрицы Памяти предлагает радикально новый взгляд на реальность: Вселенная — это и грандиозный банк памяти, и квантовый компьютер. Каждая сила, каждая частица, каждое событие оставляет неизгладимый след, который формирует саму ткань мироздания. Эта теория связывает воедино величайшие загадки современной физики — от судьбы информации в черных дырах до природы темных компонентов Вселенной и ее конечной судьбы. И она делает это таким образом, который уже сегодня можно смоделировать и проверить в лаборатории. Является ли QMM окончательным ответом или лишь ступенью к нему, она открывает ошеломляющую возможность: фундаментальная природа Вселенной — это не только геометрия и энергия, но и память. И в этой памяти может быть записана вся ее история.