Timp de peste un secol, fizica s-a descurcat bine cu doi colegi de apartament care refuză să vorbească între ei: relativitatea generală și mecanica cuantică. Teoria lui Einstein tratează gravitația ca pe o curbare a spațiu-timpului, în timp ce mecanica cuantică conduce spectacolul particulelor mici. Ambele funcționează perfect pe teritoriul lor, dar încearcă să le îmbini și obții echivalentul intelectual al unui ecran albastru al morții – mai ales în jurul găurilor negre, materiei întunecate, energiei întunecate și a întregii probleme „de ce suntem aici”.

O echipă condusă de Florian Neukart de la Universitatea Leiden s-a gândit la o modalitate de a face puntea peste această prăpastie, iar ideea lor este revigorant de simplă: tratează informația, nu materia sau energia sau chiar spațiu-timpul însuși, ca ingredientul cel mai fundamental al universului. Ei numesc aceasta matricea cuantică a memoriei (QMM) și susțin că spațiu-timpul nu este un continuum neted, ci o grilă de celule minuscule, fiecare capabilă să stocheze o amprentă cuantică a fiecărei interacțiuni care trece prin ea – o particulă, o forță, vibrațiile rele ale vecinului tău. Cu alte cuvinte, universul nu doar se întâmplă; el ia notițe.

Totul a pornit de la paradoxul informației găurilor negre, care este modul fizicii de a spune „ceva trebuie să cedeze”. Relativitatea spune că orice cade într-o gaură neagră este pierdut pentru totdeauna; mecanica cuantică spune că informația nu poate fi niciodată distrusă. Soluția QMM: pe măsură ce materia cade înăuntru, celulele spațiu-timpului din jur îi înregistrează amprenta. Când gaura neagră se evaporă în cele din urmă, informația era deja salvată – ca un cloud cosmic care precede cloud-ul.

Echipa a formalizat aceasta cu ceva numit operatorul amprentei, o regulă reversibilă care face ca conservarea informației să funcționeze. Au început cu gravitația, apoi și-au dat seama că și forțele nucleare tare și slabă lasă urme în spațiu-timp. Au extins chiar și la electromagnetism (lucrare aflată în prezent sub evaluare inter pares – deci, neoficial oficial). Un câmp electric simplu, se pare, schimbă starea de memorie a celulelor spațiu-timpului. Aceasta i-a condus la un principiu mai larg pe care îl numesc dualitatea geometrie-informație: forma spațiu-timpului este influențată nu doar de masă și energie, așa cum a învățat Einstein, ci și de modul în care este distribuită informația cuantică, în special prin entanglement – acea conexiune înfricoșătoare în care două particule pot fi legate peste ani-lumină.

Această schimbare are consecințe dramatice. Într-un studiu (de asemenea sub evaluare inter pares), aglomerări de amprente se comportă exact ca materia întunecată – se grupează sub acțiunea gravitației și explică de ce galaxiile orbitează la viteze neașteptat de mari fără a fi nevoie de particule exotice noi. Într-o altă lucrare, au arătat cum ar putea apărea energia întunecată: atunci când celulele spațiu-timpului se saturează – gândește-te la ele ca la hard disk-uri pline – nu mai pot înregistra informații noi, așa că contribuie cu o energie reziduală având aceeași formă matematică ca constanta cosmologică. Mărimea se potrivește cu energia întunecată observată, sugerând că materia întunecată și energia întunecată sunt două fețe ale aceleiași monede informaționale. Drăguț.

Dar ce se întâmplă când memoria spațiu-timpului se umple complet? Ultima lor lucrare, acceptată pentru publicare în The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, indică un univers ciclic care sare înapoi, mai degrabă decât să colapseze într-o singularitate. Fiecare ciclu de expansiune și contracție depune mai multă entropie în registru; când limita este atinsă, entropia stocată determină o inversare – un salt – ducând la o nouă fază de expansiune. Modelul sugerează că universul a trecut deja prin trei sau patru cicluri, cu mai puțin de zece rămase. După aceea, capacitatea informațională a spațiu-timpului este complet saturată, iar universul intră într-o fază finală de expansiune încetinită. Aceasta plasează adevărata „eră informațională” a cosmosului la aproximativ 62 de miliarde de ani, nu la 13,8 miliarde ai expansiunii noastre actuale.

Sună a teorie pură? Au testat deja părți ale QMM pe calculatoare cuantice de astăzi, tratând qubiții ca niște celule minuscule de spațiu-timp. Folosind protocoale de imprimare și recuperare bazate pe ecuațiile QMM, au recuperat stări cuantice originale cu o acuratețe de peste 90%.