Bir asırdan fazla bir süredir, fizik iki büyük teori üzerine inşa edilmiştir. Einstein’ın genel göreliliği yerçekimini boşluk ve zamanın bükülmesi olarak açıklar.
Kuantum mekaniği parçacıklar ve tarlaların dünyasını yönetir. Her ikisi de kendi alanlarında zekice çalışıyor. Ancak onları bir araya getirin ve çelişkiler ortaya çıkıyor – özellikle kara delikler, karanlık madde, karanlık enerji ve kozmosun kökenleri söz konusu olduğunda.
Meslektaşlarım ve ben bu bölünmeyi köprülemenin yeni bir yolunu araştırıyoruz. Fikir, gerçekliğin en temel bileşeni olarak bilgiyi – enerji değil, uzay -zaman bile değil – tedavi etmektir. Bu çerçeveye kuantum bellek matrisi (QMM) diyoruz.
Özünde basit ama güçlü bir iddia vardır: uzay -zaman pürüzsüz değil, ayrı – küçük “hücrelerin” yapıldığı, kuantum mekaniğinin önerdiği şeydir. Her hücre, bir parçacığın geçişi veya hatta elektromanyetizma veya nükleer etkileşimler gibi bir kuvvetin etkisi gibi her etkileşimin kuantum izini depolayabilir. Her olay, uzay -zaman hücresinin yerel kuantum durumunda küçük bir değişiklik bırakır.
Başka bir deyişle, evren sadece gelişmez. Hatırlıyor.
Hikaye Kara Hole Bilgi Paradoksu ile başlar. Göreliliğe göre, kara deliğe düşen her şey sonsuza dek gitti. Kuantum teorisine göre, bu imkansız. Bilgi asla yok edilemez.
QMM bir çıkış yolu sunuyor. Madde içeri girdikçe, çevredeki uzay -zaman hücreleri izini kaydeder. Kara delik sonunda buharlaştığında, bilgiler kaybolmaz. Zaten uzay -zamanın hafızasına yazılmıştır.
Bu mekanizma, bilginin korunmasını çözen tersinir bir kural olan baskı operatörü dediğimiz şeyle matematiksel olarak yakalanır. İlk başta bunu yerçekimine uyguladık. Ama sonra sorduk: Doğanın diğer güçleri ne olacak? Aynı resme uydukları ortaya çıkıyor.
Modellerimizde, uzay -zaman hücrelerinin var olduğunu varsayarsak, atomik çekirdekleri birlikte tutan güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler de uzayda izler bırakır. Daha sonra, çerçeveyi elektromanyetizmaya genişlettik (bu makale şu anda akran inceleniyor olsa da). Basit bir elektrik alanı bile uzay -zaman hücrelerinin bellek durumunu değiştirir.
Karanlık maddeyi ve karanlık enerjiyi açıklamak
Bu bizi geometri-bilgi ikiliği dediğimiz daha geniş bir ilkeye götürdü. Bu görüşe göre, uzay -zaman şekli, Einstein’ın bize öğrettiği gibi sadece kitle ve enerji ile değil, aynı zamanda kuantum bilgisinin, özellikle dolaşma yoluyla nasıl dağıtıldığı ile etkilenir. Dolaşma, örneğin iki parçacığın ürkütücü bir şekilde bağlanabileceği kuantum bir özelliktir, yani birinin durumunu değiştirirseniz, otomatik ve hemen diğerini değiştirirsiniz – ışık yılı uzakta olsa bile.
Perspektifteki bu değişimin dramatik sonuçları vardır. Şu anda akran incelemesi altında olan bir çalışmada, baskı kümelerinin, evrendeki konunun çoğunu oluşturan bilinmeyen bir madde olan karanlık madde gibi davrandığını bulduk. Yerçekimi altında kümeleniyorlar ve beklenmedik derecede yüksek hızlarda yörüngede görünen galaksilerin hareketini açıklıyorlar.
Bir diğerinde, karanlık enerjinin de nasıl ortaya çıkabileceğini gösterdik. Uzay -zaman hücreleri doymuş olduğunda, yeni, bağımsız bilgiler kaydedemezler. Bunun yerine, uzay -zaman kalıntısı enerjisine katkıda bulunurlar. İlginç bir şekilde, bu artık katkı, evreni hızlandırılmış bir oranda genişleten “kozmolojik sabit” veya karanlık enerjiyle aynı matematiksel forma sahiptir.
Boyutu, kozmik ivmeyi yönlendiren gözlemlenen karanlık enerjiyle eşleşir. Birlikte, bu sonuçlar karanlık madde ve karanlık enerjinin aynı bilgilendirici madalyonun iki tarafı olabileceğini düşündürmektedir.
Döngüsel bir evren mi?
Ancak uzay zamanının sonlu belleği varsa, dolduğunda ne olur? Kozmoloji ve astroparçacık fiziğinde yayınlanmak üzere kabul edilen en son kozmolojik makalemiz, döngüsel bir evrene işaret ediyor – tekrar tekrar doğuyor ve ölüyor. Her bir genişleme ve kasılma döngüsü, defterden daha fazla entropi – bir bozukluk ölçüsü – biriktirir. Bağlantıya ulaşıldığında, evren yeni bir döngüye “sıçrar”.
Sınıra ulaşmak, uzay -zamanın bilgi kapasitesi (entropi) maksimize edilir. Bu noktada, kasılma sorunsuz bir şekilde devam edemez. Denklemler, bir tekilliğe çökmek yerine, depolanan entropinin bir tersine çevrildiğini ve yeni bir genişleme aşamasına yol açtığını göstermektedir. “Sıçrama” olarak tanımladığımız şey budur.
Modeli gözlemsel verilerle karşılaştırarak, evrenin zaten üç veya dört genişleme ve daralma döngüsünden geçtiğini ve ondan azı kaldığını tahmin ediyoruz. Kalan döngüler tamamlandıktan sonra, uzay -zamanın bilgi kapasitesi tamamen doyurulacaktır. Bu noktada, daha fazla sıçrama gerçekleşmez. Bunun yerine, evren yavaşlama genişlemesinin son bir aşamasına girecekti.
Bu, mevcut genişlememizin sadece 13.8 milyar yılını değil, Kozmos’un yaklaşık 62 milyar yılını gerçekleştiriyor.
Şimdiye kadar, bu tamamen teorik gelebilir. Ancak bugünün kuantum bilgisayarlarında QMM’nin bölümlerini zaten test ettik. Kuantum bilgisayarların temel birimleri, küçük uzay -zaman hücreleri olarak tedavi ettik. QMM denklemlerine dayanan baskı ve geri alma protokolleri kullanarak, orijinal kuantum durumlarını% 90’ın üzerinde doğrulukla kurtardık.
Bu bize iki şey gösterdi. İlk olarak, baskı operatörü gerçek kuantum sistemleri üzerinde çalışır. İkincisi, pratik faydaları vardır. Baskı, geleneksel hata düzeltme kodlarıyla birleştirerek, mantıksal hataları önemli ölçüde azalttık. Bu, QMM’nin sadece kozmosu açıklamakla kalmayıp, aynı zamanda daha iyi kuantum bilgisayarlar oluşturmamıza da yardımcı olabileceği anlamına gelir.
QMM, evreni hem kozmik bir bellek bankası hem de kuantum bilgisayar olarak yeniden şekillendirir. Her olay, her kuvvet, her parçacık kozmosun evrimini şekillendiren bir baskı bırakır. Kozmik döngülerden zaman okuna kadar, bilgi paradoksundan karanlık maddeye ve karanlık enerjiye kadar fizikteki en derin bulmacalardan bazılarını birbirine bağlar.
Ve bunu zaten laboratuvarda simüle edilebilecek ve test edilebilecek bir şekilde yapar. QMM’nin son kelime ya da basamak taşı olduğunu kanıtlarsa, şaşırtıcı bir olasılık açar: evren sadece geometri ve enerji olmayabilir. Ayrıca hafızadır. Ve bu hafızada, kozmik tarihin her anı hala yazılabilir.
