Selama lebih dari satu abad, fisika didasarkan pada dua teori utama. Relativitas umum Einstein menjelaskan gravitasi sebagai kelengkungan ruang dan waktu.
Mekanika kuantum mengatur dunia partikel dan medan. Keduanya bekerja cemerlang di bidangnya masing-masing. Namun jika digabungkan, kontradiksi akan muncul – terutama jika menyangkut lubang hitam, materi gelap, energi gelap, dan asal usul kosmos.
Saya dan kolega saya mencari cara baru untuk menjembatani kesenjangan ini. Idenya adalah untuk memperlakukan informasi – bukan materi, bukan energi, bahkan ruang-waktu itu sendiri – sebagai unsur paling mendasar dari realitas. Kami menyebut kerangka kerja ini Quantum Memory Matrix (QMM).
Inti dari teori ini adalah sebuah pernyataan yang sederhana namun kuat: ruangwaktu tidak mulus, melainkan terpisah – terdiri dari “sel-sel” kecil, seperti yang dikemukakan oleh mekanika kuantum. Setiap sel dapat menyimpan jejak kuantum dari setiap interaksi, seperti lewatnya suatu partikel atau pengaruh gaya seperti elektromagnetisme atau interaksi nuklir, yang melewatinya. Setiap peristiwa meninggalkan perubahan kecil pada keadaan kuantum lokal sel ruang-waktu.
Dengan kata lain, alam semesta tidak hanya berevolusi. Dia ingat.
Ceritanya dimulai dengan paradoks informasi lubang hitam. Menurut relativitas, segala sesuatu yang jatuh ke dalam lubang hitam akan hilang selamanya. Menurut teori kuantum, hal ini mustahil. Informasi tidak akan pernah bisa dimusnahkan.
QMM menawarkan jalan keluar. Saat materi menembus, sel-sel ruang-waktu di sekitarnya mencatat jejaknya. Ketika lubang hitam akhirnya menguap, informasinya tidak hilang. Itu telah ditulis ke dalam memori ruang-waktu.
Mekanisme ini ditangkap secara matematis oleh apa yang kita sebut operator jejak, sebuah aturan reversibel yang memungkinkan pelestarian informasi. Awalnya kami menerapkan ini pada gravitasi. Namun kemudian kami bertanya: bagaimana dengan kekuatan alam lainnya? Ternyata keduanya sesuai dengan gambar yang sama.
Dalam model kami yang mengasumsikan keberadaan sel ruang-waktu, gaya nuklir kuat dan lemah, yang menyatukan inti atom, juga meninggalkan jejak dalam ruang-waktu. Kami kemudian memperluas kerangka kerja ke elektromagnetisme (walaupun artikel ini sedang dalam tinjauan sejawat). Bahkan medan listrik sederhana pun mengubah keadaan memori sel ruang-waktu.
Menjelaskan materi gelap dan energi gelap
Hal ini membawa kita pada prinsip yang lebih luas yang kita sebut dualitas geometri-informasi. Dari sudut pandang ini, bentuk ruang-waktu tidak hanya dipengaruhi oleh massa dan energi, seperti yang diajarkan Einstein kepada kita, namun juga oleh cara informasi kuantum didistribusikan, terutama melalui keterjeratan. Keterikatan adalah karakteristik kuantum di mana dua partikel, misalnya, dapat terhubung secara menakutkan, artinya jika Anda mengubah keadaan salah satu partikel, Anda secara otomatis dan segera mengubah keadaan partikel lainnya, meskipun jaraknya beberapa tahun cahaya.
Perubahan perspektif ini mempunyai konsekuensi yang dramatis. Dalam sebuah penelitian, yang saat ini sedang menjalani tinjauan sejawat, kami menemukan bahwa gugus sidik jari berperilaku persis seperti materi gelap, sebuah zat tak dikenal yang menyusun sebagian besar materi di alam semesta. Mereka berkumpul bersama di bawah pengaruh gravitasi dan menjelaskan pergerakan galaksi – yang tampaknya mengorbit dengan kecepatan sangat tinggi – tanpa memerlukan partikel baru yang eksotik.
Di bagian lain, kami menunjukkan bagaimana energi gelap juga bisa muncul. Ketika sel ruang-waktu jenuh, mereka tidak dapat merekam informasi independen baru. Sebaliknya, mereka berkontribusi pada sisa energi ruang-waktu. Menariknya, kontribusi sisa ini memiliki bentuk matematika yang sama dengan “konstanta kosmologis”, atau energi gelap, yang mempercepat perluasan alam semesta.
Ukurannya sesuai dengan energi gelap yang diamati yang mendorong percepatan kosmik. Bersama-sama, hasil ini menunjukkan bahwa materi gelap dan energi gelap mungkin merupakan dua sisi dari mata uang informasi yang sama.
Alam semesta yang bersiklus?
Namun jika ruangwaktu memiliki memori yang terbatas, apa yang terjadi jika ruangwaktu terisi? Makalah kosmologi terbaru kami, yang diterima untuk diterbitkan di The Journal of Cosmology and Astroarticle Physics, berbicara tentang siklus alam semesta – yang dilahirkan dan mati berulang kali. Setiap siklus ekspansi dan kontraksi menyimpan lebih banyak entropi – suatu ukuran ketidakteraturan – ke dalam buku besar. Ketika batas tersebut tercapai, alam semesta “bangkit kembali” ke dalam siklus baru.
Mencapai batas tersebut berarti kapasitas informasi ruang-waktu (entropi) sudah maksimal. Pada titik ini, kontraksi tidak dapat berlanjut dengan lancar. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa alih-alih runtuh menjadi singularitas, entropi yang tersimpan menyebabkan pembalikan, yang mengarah ke fase ekspansi baru. Inilah yang kami sebut dengan “pantulan”.
Dengan membandingkan model tersebut dengan data observasi, kami memperkirakan bahwa alam semesta telah melalui tiga atau empat siklus ekspansi dan kontraksi, dan hanya tersisa kurang dari sepuluh siklus. Setelah siklus yang tersisa selesai, kapasitas informasi ruang-waktu akan jenuh sepenuhnya. Pada titik ini, tidak ada pemantulan lebih lanjut yang terjadi. Sebaliknya, alam semesta akan memasuki fase akhir dari perluasan yang melambat.
Hal ini membawa “era informasi” kosmos yang sebenarnya menjadi sekitar 62 miliar tahun, bukan hanya 13,8 miliar tahun dari ekspansi kita saat ini.
Sejauh ini, hal ini mungkin tampak hanya bersifat teoritis. Namun kami telah menguji bagian QMM pada komputer kuantum saat ini. Kami memperlakukan qubit, unit dasar komputer kuantum, sebagai sel ruang-waktu yang sangat kecil. Dengan menggunakan protokol pencetakan dan pemulihan berdasarkan persamaan QMM, kami memulihkan status kuantum asli dengan akurasi lebih dari 90%.
Ini menunjukkan kepada kita dua hal. Pertama, operator lini cetak bekerja pada sistem kuantum nyata. Kedua, ia mempunyai keuntungan praktis. Dengan menggabungkan pencetakan dengan kode koreksi kesalahan konvensional, kami telah mengurangi kesalahan logika secara signifikan. Artinya, QMM tidak hanya dapat menjelaskan kosmos, namun juga membantu kita membangun komputer kuantum yang lebih baik.
QMM membingkai ulang alam semesta sebagai bank memori kosmik dan komputer kuantum. Tiap peristiwa, tiap gaya, tiap partikel meninggalkan jejak yang membentuk evolusi kosmos. Ini menghubungkan beberapa teka-teki terdalam dalam fisika, dari paradoks informasi hingga materi gelap dan energi gelap, dari siklus kosmik hingga panah waktu.
Dan ini dengan cara yang sudah dapat disimulasikan dan diuji di laboratorium. Apakah QMM menjadi kata terakhir atau batu loncatan, hal ini membuka kemungkinan yang mengejutkan: alam semesta mungkin bukan hanya sekedar geometri dan energi. Itu juga merupakan kenangan. Dan dalam ingatan ini, setiap momen sejarah kosmik masih bisa tertulis.
