Если провести рукой в воздухе, ничего особенного не произойдет. Но что, если само пространство-время запомнило это движение? Что, если каждый жест, каждый взрыв звезды и даже рождение галактики оставляют след — как запись в гигантской вселенской памяти? Звучит фантастически, но группа ученых утверждает: это не просто фантазия, а рабочая модель, способная перевернуть всю современную физику.
Современная картина устройства Вселенной стоит на двух столпах — общей теории относительности Альберта Эйнштейна и квантовой механике. Первая описывает, как масса искривляет пространство-время, вызывая гравитацию. Вторая разбивает мир на элементарные частицы и поля, в которых энергия и материя существуют только дискретно. Проблема в том, что эти две теории друг с другом почти не согласуются — они словно говорят на разных языках.
Ученые десятилетиями пытаются объединить их в одну общую теорию — квантовую гравитацию. Но пока что безуспешно.
Параллельно с этим физики ломают голову над другим загадочным явлением — черными дырами. Согласно общей теории относительности, все, что попадает в черную дыру, исчезает без следа. Однако квантовая теория утверждает: информация не может исчезнуть. Даже если сжечь книгу, обугленные страницы и дым сохраняют данные в рассеянной форме. Возникает парадокс: как черные дыры могут уничтожать информацию, если по законам квантовой физики это невозможно?
Ответ на этот вопрос, возможно, кроется в радикальной идее, предложенной инженером и исследователем из компании Terra Quantum. Он начал свой путь в науке пятнадцать лет назад. Днем он чинил оборудование по всей Европе, а ночью писал диссертацию по машинному обучению. Именно на стыке физики, информатики и квантовых технологий у него и появилась догадка, которая со временем оформилась в стройную гипотезу.
Он предположил: пространство-время не является гладкой непрерывной «тканью», как считал Эйнштейн. Наоборот — оно состоит из крошечных ячеек, каждая из которых хранит информацию, как элемент памяти. По его версии, эти ячейки меняют квантовое состояние при любом взаимодействии. Если нечто проходит через них — от атома до черной дыры — информация сохраняется в виде изменений этих состояний.
Эти «ячейки памяти» составляют то, что автор называет «матрицей квантовой памяти» (QMM — quantum memory matrix). Эта структура не просто объясняет гравитацию, но охватывает и другие четыре фундаментальные силы природы: электромагнетизм, сильное и слабое взаимодействия.
Работа над этой идеей шла годами. В 2024 году группа ученых из Terra Quantum опубликовала статью, где ввела понятие «оператора отпечатка» — математического набора функций, описывающего, как информация впечатывается в пространство-время. Они доказали теоретически, что этот механизм позволяет сохранить данные, которые якобы исчезают в черной дыре. Даже после полного испарения черной дыры отпечатки информации остаются в пространстве вокруг нее.
Дальнейшие исследования показали, что это работает не только для гравитации. В марте 2024 года ученые расширили модель, включив в нее и электромагнетизм. Таким образом, вся физика — от света до атомных взаимодействий — вписывается в одну структуру, где каждая фундаментальная сила оставляет след в квантовых ячейках пространства.
Для проверки гипотезы исследователи использовали квантовый компьютер. Они взяли кубит (квантовый аналог обычного бита информации), зафиксировали его начальное состояние и позволили ему эволюционировать, имитируя воздействие квантовых полей на ячейку пространства-времени. Затем применили обратную версию «оператора отпечатка», чтобы проверить, можно ли восстановить исходное состояние. Результат поразил — точность восстановления составила девяносто процентов.
Этот эксперимент не был просто компьютерной симуляцией. Кубиты — это реальные квантовые состояния. Успешное применение оператора отпечатка в реальном квантовом компьютере укрепило уверенность исследователей, что они идут по правильному пути.
Более того, метод оказался полезным и в прикладной сфере. Современные квантовые компьютеры страдают от ошибок: при увеличении числа кубитов погрешности накапливаются. В 2023 году Google пыталась справиться с этим с помощью искусственного интеллекта. А новая схема отпечатков позволяет уменьшить ошибки на 35 процентов и использовать на 40 процентов меньше кубитов без потери эффективности.
Но самая смелая часть гипотезы — это идея, что темная материя на самом деле может быть информацией. Астрономы давно заметили: гравитация в галактиках сильнее, чем должна быть, если судить только по их массе. Чтобы объяснить это, придумали гипотетическую субстанцию — темную материю. Но никто до сих пор не смог ее обнаружить. А может быть, темная материя — это масса самой информации, которая хранится в пространстве-времени?
Исследователи сравнили гравитационный эффект, вызванный «информационной массой», с наблюдаемым эффектом темной материи — и получили схожие числа. Это не доказательство, но серьезная заявка.
Последний вопрос, который мучает автора гипотезы: насколько далеко уходит память пространства? Возможно, в нем записана вся история Вселенной — от Большого взрыва до сегодняшнего дня. Если информация не может быть уничтожена, как говорит квантовая механика, она должна где-то оставаться. И теперь, возможно, мы нашли место, где искать.
Post Scriptum
Пространство-время может быть не просто ареной, где разворачиваются события, а активным участником происходящего — свидетелем и архивариусом. Эта идея соединяет гравитацию и квантовую физику, предлагает альтернативу темной материи и улучшает работу квантовых компьютеров. Она пока вызывает споры и требует проверок, но уже сейчас притягивает внимание физиков по всему миру. Возможно, мы стоим на пороге новой картины мира, где информация не просто проходит сквозь Вселенную, а остается в ней навсегда.
-----
Смотрите нас на youtube. Еще больше интересных постов на научные темы в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости