لأكثر من قرن، تعايشت الفيزياء مع رفيقي سكن يرفضان التحدث مع بعضهما: النسبية العامة وميكانيكا الكم. نظرية أينشتاين تتعامل مع الجاذبية كانحناء في الزمكان، بينما تدير ميكانيكا الكم العرض على الجسيمات الصغيرة. كلاهما يعمل بشكل رائع في مجاله، لكن حاول دمجهما وستحصل على المعادل الفكري لشاشة الموت الزرقاء - خاصة حول الثقوب السوداء، المادة المظلمة، الطاقة المظلمة، وكل "لماذا نحن هنا".
فريق بقيادة فلوريان نويكارت من جامعة ليدن كان يتأمل في طريقة لسد هذه الفجوة، وفكرتهم بسيطة بشكل منعش: تعامل مع المعلومات، وليس المادة أو الطاقة أو حتى الزمكان نفسه، كمكون أساسي للكون. يسمون هذا مصفوفة الذاكرة الكمومية (QMM)، وتدعي أن الزمكان ليس متصلاً ناعماً بل شبكة من خلايا صغيرة، كل منها قادرة على تخزين بصمة كمومية لكل تفاعل يمر عبرها - جسيم، قوة، ذبذبات جارك السيئة. بعبارة أخرى، الكون لا يحدث فقط؛ بل يدون الملاحظات.
نشأ كل هذا من مفارقة معلومات الثقب الأسود، وهي طريقة الفيزياء لقول "لابد أن يتغير شيء". النسبية تقول إن أي شيء يسقط في ثقب أسود يختفي للأبد؛ ميكانيكا الكم تقول إن المعلومات لا يمكن تدميرها أبداً. حل QMM: عندما تسقط المادة، تسجل خلايا الزمكان المحيطة بصمتها. عندما يتبخر الثقب الأسود في النهاية، تكون المعلومات قد نُسخت احتياطياً - مثل تخزين سحابي كوني يسبق السحابة.
قام الفريق بصياغة هذا باستخدام شيء يسمى مؤشر البصمة، قاعدة عكسية تجعل حفظ المعلومات يعمل. بدأوا بالجاذبية، ثم أدركوا أن القوى النووية القوية والضعيفة تترك أيضاً آثاراً في الزمكان. حتى أنهم مددوه إلى الكهرومغناطيسية (ورقة قيد المراجعة حالياً - لذا، رسمية بشكل غير رسمي). مجال كهربائي بسيط، كما اتضح، يغير حالة ذاكرة خلايا الزمكان. قادهم هذا إلى مبدأ أوسع يسمونه ثنائية الهندسة-المعلومات: شكل الزمكان لا يتأثر فقط بالكتلة والطاقة، كما علم أينشتاين، ولكن أيضاً بكيفية توزيع المعلومات الكمومية، خاصة عبر التشابك - ذلك الاتصال المخيف حيث يمكن ربط جسيمين عبر سنوات ضوئية.
هذا التحول له عواقب دراماتيكية. في إحدى الدراسات (أيضاً قيد المراجعة)، تتصرف كتل من البصمات تماماً مثل المادة المظلمة - تتجمع تحت الجاذبية وتشرح لماذا تدور المجرات بسرعات عالية بشكل غير متوقع دون الحاجة لجسيمات غريبة جديدة. في ورقة أخرى، أظهروا كيف يمكن أن تنشأ الطاقة المظلمة: عندما تشبع خلايا الزمكان - اعتبرها أقراص صلبة ممتلئة - لا يمكنها تسجيل معلومات جديدة، لذا تساهم بطاقة متبقية بنفس الشكل الرياضي للثابت الكوني. الحجم يتطابق مع الطاقة المظلمة المرصودة، مما يشير إلى أن المادة المظلمة والطاقة المظلمة هما وجهان لعملة معلوماتية واحدة. جميل.
لكن ماذا يحدث عندما تمتلئ ذاكرة الزمكان بالكامل؟ ورقتهم الأخيرة، المقبولة للنشر في مجلة علم الكون وفيزياء الجسيمات الفلكية، تشير إلى كون دوري يرتد بدلاً من أن ينهار إلى نقطة تفرد. كل دورة تمدد وانكماش تودع إنتروبيا إضافية في السجل؛ عندما يتم الوصول إلى الحد، تقود الإنتروبيا المخزنة انعكاساً - ارتداداً - يؤدي إلى مرحلة تمدد جديدة. النموذج يشير إلى أن الكون قد مر بالفعل بثلاث أو أربع دورات، مع بقاء أقل من عشر. بعد ذلك، تكون السعة المعلوماتية للزمكان مشبعة بالكامل، ويدخل الكون مرحلة نهائية من التمدد البطيء. هذا يضع "العصر المعلوماتي" الحقيقي للكون عند حوالي 62 مليار سنة، وليس 13.8 مليار من تمددنا الحالي.
يبدو نظرية بحتة؟ لقد اختبروا بالفعل أجزاء من QMM على أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية، معتبرين الكيوبتات كخلايا زمكان صغيرة. باستخدام بروتوكولات البصمة والاسترجاع المبنية على معادلات QMM، استعادوا الحالات الكمومية الأصلية بدقة تزيد عن 90%.