Por mais de um século, a física tem se virado muito bem com dois colegas de quarto que se recusam a falar um com o outro: a relatividade geral e a mecânica quântica. A teoria de Einstein lida com a gravidade como a curvatura do espaço-tempo, enquanto a mecânica quântica comanda as partículas minúsculas. Ambas funcionam muito bem em seus próprios domínios, mas tente fundi-las e você obtém o equivalente intelectual de uma tela azul da morte - especialmente em torno de buracos negros, matéria escura, energia escura e todo o "por que estamos aqui".

Uma equipe liderada por Florian Neukart, da Universidade de Leiden, vem matutando uma maneira de preencher essa lacuna, e a ideia deles é refrescantemente simples: tratar a informação, não a matéria ou a energia ou mesmo o espaço-tempo em si, como o ingrediente mais fundamental do universo. Eles chamam isso de matriz de memória quântica (QMM), e ela afirma que o espaço-tempo não é um contínuo suave, mas uma grade de pequenas células, cada uma capaz de armazenar uma impressão quântica de cada interação que passa - uma partícula, uma força, as más vibrações do seu vizinho. Em outras palavras, o universo não apenas acontece; ele toma notas.

A coisa toda surgiu do paradoxo da informação do buraco negro, que é a maneira da física de dizer "algo tem que ceder". A relatividade diz que qualquer coisa que cai em um buraco negro desaparece para sempre; a mecânica quântica diz que a informação nunca pode ser destruída. A solução da QMM: à medida que a matéria cai, as células do espaço-tempo ao redor registram sua impressão. Quando o buraco negro eventualmente evapora, a informação já foi copiada - como um armazenamento em nuvem cósmico que antecede a nuvem.

A equipe formalizou isso com algo chamado operador de impressão, uma regra reversível que faz a conservação da informação funcionar. Eles começaram com a gravidade, depois perceberam que as forças nucleares forte e fraca também deixam traços no espaço-tempo. Eles até estenderam para o eletromagnetismo (artigo atualmente em revisão por pares - então, oficialmente não oficial). Um campo elétrico simples, ao que parece, altera o estado de memória das células do espaço-tempo. Isso os levou a um princípio mais amplo que chamam de dualidade geometria-informação: a forma do espaço-tempo é influenciada não apenas pela massa e energia, como Einstein ensinou, mas também por como a informação quântica é distribuída, especialmente através do emaranhamento - aquela conexão assustadora onde duas partículas podem estar ligadas através de anos-luz.

Essa mudança tem consequências dramáticas. Em um estudo (também em revisão por pares), aglomerados de impressões se comportam exatamente como matéria escura - agrupando-se sob a gravidade e explicando por que as galáxias orbitam a velocidades inesperadamente altas sem precisar de novas partículas exóticas. Em outro artigo, eles mostraram como a energia escura pode surgir: quando as células do espaço-tempo ficam saturadas - pense nelas como discos rígidos cheios - elas não conseguem registrar novas informações, então contribuem com uma energia residual com a mesma forma matemática da constante cosmológica. O tamanho corresponde à energia escura observada, sugerindo que matéria escura e energia escura são dois lados da mesma moeda informacional. Legal.

Mas o que acontece quando a memória do espaço-tempo se enche completamente? Seu artigo mais recente, aceito para publicação no The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, aponta para um universo cíclico que quica em vez de colapsar em uma singularidade. Cada ciclo de expansão e contração deposita mais entropia no livro-razão; quando o limite é atingido, a entropia armazenada impulsiona uma reversão - um quique - levando a uma nova fase de expansão. O modelo sugere que o universo já passou por três ou quatro ciclos, com menos de dez restantes. Depois disso, a capacidade informacional do espaço-tempo está totalmente saturada, e o universo entra em uma fase final de expansão desacelerada. Isso coloca a verdadeira "era informacional" do cosmos em cerca de 62 bilhões de anos, não nos 13,8 bilhões da nossa expansão atual.

Parece teoria pura? Eles já testaram partes da QMM em computadores quânticos atuais, tratando qubits como pequenas células do espaço-tempo. Usando protocolos de impressão e recuperação baseados nas equações da QMM, eles recuperaram estados quânticos originais com mais de 90% de precisão.