I över ett sekel har fysiken klarat sig bra med två rumskamrater som vägrar prata med varandra: allmän relativitet och kvantmekanik. Einsteins teori hanterar gravitation som rumtidens krökning, medan kvantmekaniken styr små partiklar. Båda fungerar utmärkt på sina egna områden, men försök att förena dem och du får den intellektuella motsvarigheten till en blå skärm – särskilt runt svarta hål, mörk materia, mörk energi och hela ”varför är vi här”-grejen.

Ett team lett av Florian Neukart vid Leiden University har funderat på ett sätt att överbrygga klyftan, och deras idé är uppfriskande enkel: behandla information, inte materia eller energi eller ens rumtiden själv, som universums mest grundläggande ingrediens. De kallar det kvantminnesmatrisen (QMM), och den hävdar att rumtiden inte är ett jämnt kontinuum utan ett rutnät av små celler, var och en kapabel att lagra ett kvantavtryck av varje interaktion som passerar – en partikel, en kraft, din grannes dåliga vibbar. Med andra ord: universum händer inte bara; det antecknar.

Hela grejen växte fram ur svarthålsinformationsparadoxen, vilket är fysikens sätt att säga ”något måste ge vika”. Relativitetsteorin säger att allt som faller in i ett svart hål är förlorat för evigt; kvantmekaniken säger att information aldrig kan förstöras. QMM:s lösning: när materia faller in, registrerar omgivande rumtidsceller dess avtryck. När det svarta hålet så småningom avdunstar, var informationen redan säkerhetskopierad – som en kosmisk molnlagring som föregår molnet.

Teamet formaliserade detta med något som kallas avtrycksoperatorn, en reversibel regel som får informationsbevarandet att fungera. De började med gravitation, insåg sedan att de starka och svaga kärnkrafterna också lämnar spår i rumtiden. De har till och med utvidgat det till elektromagnetism (artikeln är för närvarande under peer review – så, inofficiellt officiellt). Ett enkelt elektriskt fält, visar det sig, ändrar minnestillståndet hos rumtidsceller. Detta ledde dem till en bredare princip de kallar geometri-informationsdualitet: rumtidens form påverkas inte bara av massa och energi, som Einstein lärde, utan också av hur kvantinformation är fördelad, särskilt via sammanflätning – den där kusliga kopplingen där två partiklar kan vara länkade över ljusår.

Denna förskjutning har dramatiska konsekvenser. I en studie (också under peer review) beter sig klumpar av avtryck exakt som mörk materia – klumpar ihop sig under gravitation och förklarar varför galaxer kretsar i oväntat höga hastigheter utan att behöva exotiska nya partiklar. I en annan artikel visade de hur mörk energi kan uppstå: när rumtidsceller blir mättade – tänk på dem som fulla hårddiskar – kan de inte registrera ny info, så de bidrar med en restenergi med samma matematiska form som den kosmologiska konstanten. Storleken matchar observerad mörk energi, vilket antyder att mörk materia och mörk energi är två sidor av samma informationsmynt. Snyggt.

Men vad händer när rumtidens minne blir helt fullt? Deras senaste artikel, accepterad för publicering i The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, pekar på ett cykliskt universum som studsar snarare än kollapsar till en singularitet. Varje cykel av expansion och kontraktion deponerar mer entropi i räkenskapsboken; när gränsen nås driver den lagrade entropin en reversering – en studs – vilket leder till en ny expansionsfas. Modellen antyder att universum redan har gått igenom tre eller fyra cykler, med färre än tio kvar. Efter det är rumtidens informationskapacitet helt mättad, och universum går in i en slutlig fas av avtagande expansion. Detta sätter kosmos verkliga ”informationsålder” till cirka 62 miljarder år, inte de 13,8 miljarder av vår nuvarande expansion.

Låter det som ren teori? De har redan testat delar av QMM på dagens kvantdatorer, och behandlat kvantbitar som små rumtidsceller. Med hjälp av avtrycks- och återvinningsprotokoll baserade på QMM-ekvationerna återfick de ursprungliga kvanttillstånd med över 90 % noggrannhet.