宇宙有記憶嗎？

悖論在科學中往往令人深感恐懼，因為它們幾乎總是反映出我們對現實和宇宙的根本性誤解。然而，悖論也可能帶來機遇，幫助我們重新審視我們所知的事物，并提供開辟通向此前難以想象的新理解的可能性。

以費米悖論（Fermi Paradox）為例。費米悖論的基本想法是，為何存在如此多的地外世界，其間卻毫無智能生命的跡象。這一悖論促使科學家們探索宇宙為何如此寂靜的各種緣由。除此之外，各種時間悖論（例如祖父悖論*（Grandfather paradox）使我們能夠探索諸如多元宇宙理論（multiverse theory）等令人費解的概念。黑洞信息悖論也在此列。

*祖父悖論：祖父悖論最初由法國科幻小說作家勒內·巴雅維爾在小說《不小心的旅行者》中首次提出。其基本想法是：假設一個人通過時間旅行回到過去，在自己的祖父生下自己的父親之前殺掉祖父，這會導致時間旅行者在未來無法存在；而如果時間旅行者在未來無法存在，則無法通過時間旅行抵達過去并殺死祖父。這一矛盾形成無限循環，多元宇宙理論是這一悖論的一種解決方案。

黑洞信息悖論最初由物理學家斯蒂芬·霍金于上世紀70年代提出，其核心在于黑洞似乎會在極長的時間尺度上通過霍金輻射（Hawking radiation）破壞信息。然而，量子場論指出，量子信息無法被破壞，而是必須得到保存。為解決二者之間的矛盾，多種理論應運而生。其中一種理論認為，信息以某種方式編碼在黑洞的事件視界（event horizon）上，并在霍金輻射中以我們無法探測的方式釋放，這些信息甚至會傳播到一個完全不同的宇宙中。

多年以來，弗洛里安·諾伊卡特（Florian Neukart）（萊頓大學助理教授兼量子計算公司Terra Quantum的首席產品官）堅持不懈地推廣一個令人著迷的想法——量子記憶矩陣。在《新科學家》雜志最新發表的一篇文章中，諾伊卡特詳細闡述了時空本身可能具備一種“記憶”功能的想法，憑借這種功能，宇宙能夠記錄自身的歷史。根據諾伊卡特的觀點，時空在某種意義上是一張由“記憶單元”構成的網絡，它不僅能夠解決黑洞信息悖論，還可能澄清其他重大時空難題，如暗物質問題。

諾伊卡特在發表于《新科學家》雜志上的文章中寫道，“如果一個空洞的空間中沒有任何內部的事物能夠發生變化，這個空洞的空間如何能夠持有信息呢？回答這一問題的關鍵是要意識到，現代物理將粒子與力視作量子場中的激發態，量子場是將空間與時間含括其中的數學結構”。原則上，時空本身沒有內部差異，時空的每一個單元都具有一個能夠改變的量子態。可以將其想象成微型刻度盤或開關。也有一些用于描述不同時空單元之間的相互關系的涌現的量子信息，這些信息不被任何單元所持有，而是存在于它們之間的錯綜復雜的關系網絡中”。

在黑洞信息悖論中，當一個物體在太空中移動時，它會與這些“時空刻度盤”相互作用，這些刻度盤會記錄信息。當黑洞蒸發時（這個過程需要大約1068到10103年），周圍的時空將會保留下來。

諾伊卡特說道，“信息沒有消逝，它們就刻寫在那些我們未曾注意的地方”。

諾伊卡特表示，利用量子計算機測試這一想法時，他們已將該框架擴展到引力之外，并堅持認為量子記憶矩陣適用于自然界的四種基本力（即引力、電磁力、強力和弱力）。此外，諾伊卡特提出，“編織在時空中的信息重量”可能是暗物質的另一種解釋。暗物質是一種與其他物質弱相關的物質形式，是標準模型中尚未解決的重大謎題之一。

目前，量子記憶矩陣理論只是解決一個長期存在的悖論的又一個激進而引人入勝的潛在方案。它可能與真相相去甚遠，也可能比我們預期的更接近現實，但它無疑是悖論作為科學創造力沸騰熔爐的有力證據。

作者：Darren Orf

譯者：Muchun

原文：

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