Theoretische Physik: Zeit als Folge irreversibler Informationsprägung neu definiert

Grundlegende Konzepte der Zeit in der Physik erfahren eine theoretische Neuausrichtung, die darauf abzielt, die seit einem Jahrhundert bestehende Diskrepanz zwischen der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik zu adressieren. Diese wissenschaftliche Entwicklung, die sich bis in das Jahr 2026 erstreckt, postuliert, dass die Zeit keine fundamentale Größe sei, sondern vielmehr aus dem Prozess der irreversiblen Informationsprägung im Universum entstehe. Demnach fungiert die Raumzeit selbst als ein komplexes Speichermedium für Informationen, was eine tiefgreifende Verschiebung in der kosmologischen Betrachtung impliziert.

Der Kern dieser neuen theoretischen Struktur verknüpft die physikalische Natur der Information eng mit der Geometrie der Raumzeit und der Quantenverschränkung. Diese Forschung baut auf der Informationstheorie auf, die maßgeblich durch Claude Shannon in den 1940er Jahren etabliert wurde. Als wesentlicher Katalysator für diese Evolution gilt das Informationsparadoxon Schwarzer Löcher. Die Asymmetrie der Zeit, oder der Zeitpfeil, wird in diesem Rahmen durch die Entropie erklärt, wobei die Existenz der Zeit selbst durch den Informationsfluss bedingt sein soll.

Zentrale Akteure dieser Forschung sind Florian Neukart von der Universität Leiden, der das Framework der Quantum Memory Matrix (QMM) entwickelte, Natalia Ares von der Universität Oxford, die sich mit der Thermodynamik quantenmechanischer Prozesse befasst, und Marcus Huber von der Technischen Universität Wien, der die Thermodynamik von Quantenmessungen untersucht. Paola Verruchi vom National Research Council of Italy (CNR) ist ebenfalls in die Diskussionen eingebunden, die von den klassischen Konzepten Albert Einsteins zur Relativitätstheorie ausgehen. Die QMM-Hypothese, welche eine lokale Speicherung und reversible Rückgewinnung von Quanteninformation in diskreten Raumzeit-Zellen vorsieht, wird experimentell durch Imprint-Retrieval-Zyklen an Quantenprozessoren getestet.

Diese theoretische Verschiebung wirft grundlegende Fragen auf: Was ist Zeit, warum startete das Universum in einem Zustand niedriger Entropie, und ob Phänomene wie die Dunkle Materie möglicherweise durch akkumuliertes Informationsgewicht statt durch unsichtbare Masse erklärt werden können. Die etablierten Ansichten, dass die Allgemeine Relativitätstheorie Zeit als elastisch und mit dem Raum verwoben betrachtet, während die Quantenmechanik Zeit als externen Parameter behandelt, werden in diesem neuen Rahmen zusammengeführt. Die Vorstellung gewinnt an Bedeutung, dass die Gravitation selbst ein emergentes Phänomen ist, das mit der Verteilung von Information korreliert.

Die Arbeit von Natalia Ares an der Universität Oxford konzentriert sich auf die experimentelle Weiterentwicklung von Quantentechnologien, einschließlich der Optimierung von Qubits mittels maschinellen Lernens, unterstützt durch einen Zuschuss des Foundational Questions Institute (FQxI) in Höhe von über 1,8 Millionen US-Dollar. Parallel dazu untersucht Marcus Huber die Grundlagen der Quantenthermodynamik und argumentiert, dass Zeitreisen in die Vergangenheit praktisch ausgeschlossen sind, was mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik in Verbindung steht. Florian Neukart und Kollegen erweitern den QMM-Rahmen, um Materie- und Eichfeldkonfigurationen in raumzeitlichen Zellen als lokale Speicher zu behandeln. Diese diskretisierte Formulierung auf Planck-Skala könnte UV-Divergenzen zähmen und bietet einen Mechanismus, der die Erhaltung der Unitarität auch bei der Verdampfung Schwarzer Löcher gewährleistet.