宇宙有记忆吗？

悖论在科学中往往令人深感恐惧，因为它们几乎总是反映出我们对现实和宇宙的根本性误解。然而，悖论也可能带来机遇，帮助我们重新审视我们所知的事物，并提供开辟通向此前难以想象的新理解的可能性。

以费米悖论（Fermi Paradox）为例。费米悖论的基本想法是，为何存在如此多的地外世界，其间却毫无智能生命的迹象。这一悖论促使科学家们探索宇宙为何如此寂静的各种缘由。除此之外，各种时间悖论（例如祖父悖论*（Grandfather paradox）使我们能够探索诸如多元宇宙理论（multiverse theory）等令人费解的概念。黑洞信息悖论也在此列。

*祖父悖论：祖父悖论最初由法国科幻小说作家勒内·巴雅维尔在小说《不小心的旅行者》中首次提出。其基本想法是：假设一个人通过时间旅行回到过去，在自己的祖父生下自己的父亲之前杀掉祖父，这会导致时间旅行者在未来无法存在；而如果时间旅行者在未来无法存在，则无法通过时间旅行抵达过去并杀死祖父。这一矛盾形成无限循环，多元宇宙理论是这一悖论的一种解决方案。

黑洞信息悖论最初由物理学家斯蒂芬·霍金于上世纪70年代提出，其核心在于黑洞似乎会在极长的时间尺度上通过霍金辐射（Hawking radiation）破坏信息。然而，量子场论指出，量子信息无法被破坏，而是必须得到保存。为解决二者之间的矛盾，多种理论应运而生。其中一种理论认为，信息以某种方式编码在黑洞的事件视界（event horizon）上，并在霍金辐射中以我们无法探测的方式释放，这些信息甚至会传播到一个完全不同的宇宙中。

多年以来，弗洛里安·诺伊卡特（Florian Neukart）（莱顿大学助理教授兼量子计算公司Terra Quantum的首席产品官）坚持不懈地推广一个令人着迷的想法——量子记忆矩阵。在《新科学家》杂志最新发表的一篇文章中，诺伊卡特详细阐述了时空本身可能具备一种“记忆”功能的想法，凭借这种功能，宇宙能够记录自身的历史。根据诺伊卡特的观点，时空在某种意义上是一张由“记忆单元”构成的网络，它不仅能够解决黑洞信息悖论，还可能澄清其他重大时空难题，如暗物质问题。

诺伊卡特在发表于《新科学家》杂志上的文章中写道，“如果一个空洞的空间中没有任何内部的事物能够发生变化，这个空洞的空间如何能够持有信息呢？回答这一问题的关键是要意识到，现代物理将粒子与力视作量子场中的激发态，量子场是将空间与时间含括其中的数学结构”。原则上，时空本身没有内部差异，时空的每一个单元都具有一个能够改变的量子态。可以将其想象成微型刻度盘或开关。也有一些用于描述不同时空单元之间的相互关系的涌现的量子信息，这些信息不被任何单元所持有，而是存在于它们之间的错综复杂的关系网络中”。

在黑洞信息悖论中，当一个物体在太空中移动时，它会与这些“时空刻度盘”相互作用，这些刻度盘会记录信息。当黑洞蒸发时（这个过程需要大约1068到10103年），周围的时空将会保留下来。

诺伊卡特说道，“信息没有消逝，它们就刻写在那些我们未曾注意的地方”。

诺伊卡特表示，利用量子计算机测试这一想法时，他们已将该框架扩展到引力之外，并坚持认为量子记忆矩阵适用于自然界的四种基本力（即引力、电磁力、强力和弱力）。此外，诺伊卡特提出，“编织在时空中的信息重量”可能是暗物质的另一种解释。暗物质是一种与其他物质弱相关的物质形式，是标准模型中尚未解决的重大谜题之一。

目前，量子记忆矩阵理论只是解决一个长期存在的悖论的又一个激进而引人入胜的潜在方案。它可能与真相相去甚远，也可能比我们预期的更接近现实，但它无疑是悖论作为科学创造力沸腾熔炉的有力证据。

作者：Darren Orf

译者：Muchun

原文：

https://www.popularmechanics.com/science/a65178424/memory-cells/