اضطراب المعلومات داخل الثقوب السوداء وتوتر هابل

لماذا تهم مشكلة توسع الكون

كوننا يتوسع، لكن طريقتين من أفضل طرق القياس لدينا لا تتفقان على المعدل الدقيق لهذا التوسع. تُعرف هذه المعضلة باسم «توتر هابل»، وقد تشير إلى أن هناك شيئًا مهمًا مفقودًا من صورتنا للزمن والمكان والمادة. يستكشف هذا الورق فكرة جريئة: أن سلوك المعلومات داخل الثقب الأسود—وبالتحديد كيف تنمو وتصبح مضطربة—قد ينتج بطبيعة الحال معدلين مختلفين للتوسع الكوني، يعكسان القيمتين المتعارضتين حاليًا.

أنماط تتكرر عبر الكون

الأشكال الكسيرية هي أشكال تتكرر أنماطها على عدة مقاييس، مثل تفرع شجرة أو الخط الساحلي المتعرج. في علم الكون، يظهر سلوك شبيه بالكسور في خلفية الإشعاع الكوني الميكروي وشبكة المجرات على النطاق الكبير. يقترح المؤلف أنه لفهم توتر هابل يجب أن ننظر كيف يمكن أن تنشأ مثل هذه الأنماط المتكررة من فيزياء عميقة، ليس فقط من المادة المرئية، بل من المعلومات نفسها التي تقوم عليها الزمكان. بالاستناد إلى أفكار حديثة تفترض أن الزمكان قد ينبثق من التشابك الكمومي، وأن الثقوب السوداء تعمل كأقوى معالجات للمعلومات ممكنة، يتعامل البحث مع داخل الثقب الأسود كنوع من الدوائر الكمومية حيث تنتشر المعلومات وتختلط.

من الدوائر الكمومية إلى اضطراب المعلومات

داخل هذه الصورة الدائرية الكمومية، تتفاعل وحدات المعلومات الكمومية—الكيوبتات—وتُصِيب بعضها البعض خطوة بخطوة، تمامًا مثل أفراد في جماعة نامية. أوضح عمل سابق هذا بسلسلة معادلات ناعمة ومستمرة. هنا يحافظ المؤلف على الديناميكا في خطوات متقطّعة ويُظهر أن التطور يتبع قاعدة غير خطية كلاسيكية معروفة بإنتاج الفوضى والسلوك المعقد. عندما تُؤخذ الموارد المحدودة داخل الثقب الأسود في الحسبان، يدخل النظام حالة يسميها المؤلف اضطراب المعلومات: نمط معقد يتفرع باستمرار حيث تُشكل المعاملات التي تصف سلوك النظام شلالًا كسريًا، شبيهًا بروح حركة انتقال الطاقة عبر المقاييس في اضطراب السوائل العادي.

مرآة كسرية لتاريخ الكون

مع تقدم هذا الشلال الكسري، يملأ «فضاءً» مجردًا متزايدًا بعناصر نشطة وفجوات فارغة. عندما تنفد موارد الشلال، يتوقف ثم يعمل فعليًا بالعكس كما يراه ملاحظ خارجي. يتتبع المؤلف كيف تتغير كسور الأجزاء النشطة والفارغة أثناء هذا التطور العكسي ويكتشف أن سلوكها يشبه بشدة كيف تتغير كسور المادة والطاقة المظلمة عبر الزمن الكوني في النماذج الكونية القياسية. من خلال معاملة كل خطوة في الشلال الكسري على أنها مماثلة تقريبًا لعصر كوني، وبموازنة بيانات الشلال مع نماذج التوسع المألوفة، يربط البحث هندسة هذا الشلال المعلوماتي بتاريخ توسع الكون.

طريقتان يمكن أن يبدو بهما الفضاء آخذًا في النمو

لتوضيح هذا الارتباط أكثر، يقدم البحث مقياسين لكيفية «ملء» الشلال الكسري للفضاء. يركز مقياس واحد على الغبار الدقيق للعناصر الصغيرة، والآخر على الزخارف أو العنقدات المتكررة الأكبر. يتطور كلاهما مع تقدم الشلال وتراجعه. عندما تُترجم معدلات تغير هذين المقياسين إلى معدلات توسع فعّالة—باستخدام صيغ كونية قياسية—تُنتج بطبيعة الحال قيمتين مختلفتين لثابت هابل. تتوافق إحداهما مع معدل التوسع الأدنى المستنتج من الكون المبكر (مثلًا من خلفية الإشعاع الكوني الميكروي)، الذي يكون حساسًا للتفاصيل على المقاييس الصغيرة. والأخرى تتفق مع معدل التوسع الأعلى المقاس من مجرات وقنابل مستعرّة قريبة، والتي تستجيب أكثر للبنية على المقاييس الكبيرة.

ماذا يعني هذا بالنسبة لتوتر هابل

بعبارات يومية، يقترح البحث أن توتر هابل قد لا يتطلب جسيمات جديدة غامضة أو أخطاء تجريبية كبيرة. بدلاً من ذلك، قد ينشأ من الطريقة الكسيرية والاضطرابية التي تطورت بها المعلومات داخل ثقب أسود سابقًا، مشكّلةً الزمكان بحيث "يرى" طرق القياس المختلفة مستويات مختلفة من التفصيل البنيوي. لا يزعم العمل أنه نموذج كوني كامل، لكنه يوضح أن عملية معلومات واحدة أساسية يمكن أن تحاكي معدلين مختلفين للتوسع الكوني. للقراء العامين، الرسالة الرئيسية هي أن القياسات المتعارضة لتوسع الكون قد تكون أثرًا لأنماط معلومات كسيرية وعميقة مكتوبة داخل نسيج الفضاء نفسه.

الاستشهاد: Cabrera Fernández, J.L. Black hole information turbulence and the Hubble tension. Sci Rep 16, 14602 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44713-z

الكلمات المفتاحية: توتر هابل, الثقوب السوداء, علم الكون الكسري, اضطراب المعلومات, التوسع الكوني