Час як наслідок інформаційного відбитка: Зсув у фундаментальній фізиці

Сучасна теоретична фізика переживає значний зсув парадигми, зосереджуючись на фундаментальній сутності часу та його невідповідності між Загальною теорією відносності Ейнштейна та квантовою механікою. Центральна ідея, що набирає обертів, полягає в тому, що час не є первинним поняттям, а радше виникає внаслідок незворотного імпринтингу інформації у Всесвіті. Ця концепція постулює, що сама структура простору-часу функціонує як сховище інформації, що є прямим викликом класичним уявленням про час як універсальну константу.

Цей теоретичний прорив спирається на інформаційну теорію, засновану Клодом Шенноном у 1940-х роках, перетворюючи інформацію з абстрактного інструменту на фізичну величину, що формує геометрію простору-часу. Дослідження, пов'язані з цим напрямком, зокрема розробка Флоріаном Нойкартом із Лейденського університету концепції «Матриці квантової пам'яті» (Quantum Memory Matrix, QMM), припускають, що комірки простору-часу фіксують усі взаємодії. Цей підхід пропонує потенційне об'єднання, пов'язуючи геометрію простору-часу з квантовим заплутуванням та накопиченими взаємодіями, що є ключовим для вирішення проблеми «замороженого» Всесвіту, часто присутньої в об'єднаних рівняннях квантової гравітації.

Ключові фігури, залучені до цієї теоретичної розробки, включають Наталію Арес з Оксфордського університету та Маркуса Хубера з Технічного університету Відня, які досліджують, як накопичена інформаційна вага може пояснити космологічні загадки. Однією з таких загадок є інформаційний парадокс чорної діри, де інформація, поглинена об'єктом, нібито зникає, порушуючи закони квантової фізики. Гіпотеза Нойкарта припускає, що ця інформація зберігається у навколишньому просторі-часі, навіть після повного випаровування чорної діри. Дослідники також розглядають, чи може «вага інформації», розподілена у просторі-часі, бути причиною темної матерії, а не лише невидимою масою.

Історичний контекст цієї проблеми сягає столітньої боротьби за узгодження Загальної теорії відносності, де час є еластичним і пов'язаним із простором, та квантової механіки, де час часто виступає як зовнішній параметр. Другий закон термодинаміки, через ентропію, пояснює асиметрію часу, відому як «стріла часу», але не пояснює його існування як такого. Нова парадигма пропонує, що гравітація сама по собі може бути емерджентним явищем, тісно пов'язаним із розподілом інформації. У дослідженні бере участь також Паола Верруччі з Національної дослідницької ради Італії (CNR), що підкреслює міжнародний характер цієї фундаментальної фізичної роботи.

Хоча концепція QMM є високотеоретичною, її прямий зв'язок між незворотним фіксуванням інформації та виникненням часового потоку є потужним пояснювальним механізмом. Вчені вже застосовують квантові комп'ютери для перевірки аспектів цієї гіпотези, розширюючи її вплив за межі гравітації на всі фундаментальні сили природи. Цей теоретичний зсув, що розглядається як значний крок у фундаментальній фізиці, також має відлуння в історії технологій, де поняття незворотного запису інформації має довгу історію, наприклад, у магнітному записі, винайденому Вальдемаром Поульсеном у 1898 році.