Informations‑Turbulenz schwarzer Löcher und die Hubble‑Spannung

Warum das Problem der Ausdehnung des Universums wichtig ist

Unser Universum dehnt sich aus, doch zwei unserer besten Messmethoden liefern unterschiedliche Werte für die Expansionsrate. Dieses Rätsel, bekannt als die „Hubble‑Spannung“, könnte darauf hinweisen, dass in unserem Bild von Raum, Zeit und Materie etwas Entscheidendes fehlt. Diese Arbeit untersucht eine gewagte Idee: dass das Verhalten von Information innerhalb eines schwarzen Lochs — insbesondere wie sie wächst und turbulent wird — auf natürliche Weise zwei verschiedene kosmische Expansionsraten erzeugen könnte, die den aktuell widersprüchlichen Werten entsprechen.

Muster, die sich im Kosmos wiederholen

Fraktale sind Formen, deren Muster sich über viele Skalen hinweg wiederholen, wie die Verzweigung eines Baums oder die zerklüftete Küstenlinie. In der Kosmologie treten ähnliche fraktalartige Verhaltensweisen im kosmischen Mikrowellenhintergrund und im großräumigen Galaxiennetz auf. Der Autor schlägt vor, dass wir zur Erklärung der Hubble‑Spannung darauf schauen sollten, wie solche wiederholenden Muster aus tiefer liegender Physik entstehen — nicht nur aus sichtbarer Materie, sondern aus der Information, die der Raumzeit zugrunde liegt. Aufbauend auf modernen Ideen, wonach Raumzeit aus Quantenverschränkung entstehen könnte und schwarze Löcher als besonders leistungsfähige Informationsverarbeiter fungieren, betrachtet die Arbeit das Innere eines schwarzen Lochs als eine Art Quanten‑Schaltung, in der sich Information ausbreitet und vermischt.

Von Quanten‑Schaltungen zu turbulenter Information

Innerhalb dieses Bildes der Quanten‑Schaltung interagieren Quanteninformations‑Bits — Qubits — und „infizieren“ einander Schritt für Schritt, ähnlich wie Individuen in einer wachsenden Population. Frühere Arbeiten beschrieben dies mit einer glatten, kontinuierlichen Gleichung. Hier behält der Autor die Dynamik in diskreten Schritten bei und zeigt, dass die Entwicklung einer klassischen nichtlinearen Regel folgt, die für Chaos und komplexes Verhalten bekannt ist. Wenn die begrenzten Ressourcen innerhalb des schwarzen Lochs berücksichtigt werden, tritt das System in einen Zustand ein, den der Autor als Informationsturbulenz bezeichnet: ein kompliziertes, ständig verzweigendes Muster, bei dem die Koeffizienten, die das Verhalten des Systems beschreiben, eine fraktale Kaskade bilden, ähnlich dem Energietransfer über Skalen hinweg in gewöhnlicher Fluidturbulenz.

Ein fraktaler Spiegel der kosmischen Geschichte

Während diese fraktale Kaskade voranschreitet, füllt sie einen wachsenden abstrakten „Raum“ mit aktiven Elementen und leeren Lücken. Wenn der Vorrat an Ressourcen erschöpft ist, stoppt die Kaskade und läuft für einen äußeren Beobachter effektiv rückwärts. Der Autor verfolgt, wie sich die Anteile aktiver und leerer Bereiche während dieser Rückentwicklung ändern, und entdeckt, dass ihr Verhalten dem Wandel der Anteile von Materie und Dunkler Energie über die kosmische Zeit in Standard‑Kosmologiemodellen sehr ähnlich ist. Indem jeder Schritt der Fraktale grob einer kosmischen Epoche analog gesetzt wird und die fraktalen Daten an vertraute Expansionsmodelle angepasst werden, verbindet die Studie die Geometrie dieser Informationskaskade mit der Geschichte der Ausdehnung des Universums.

Zwei Arten, wie Raum zu wachsen scheinen kann

Um diese Verbindung konkreter zu machen, führt das Papier zwei Maße dafür ein, wie das Fraktal den Raum „auffüllt“. Ein Maß konzentriert sich auf den feinkörnigen Staub winziger Elemente, das andere auf größere wiederkehrende Motive oder Cluster. Beide entwickeln sich, während die Kaskade sich aufbaut und zurückgeht. Wenn die Änderungsraten dieser Maße mit standardmäßigen kosmologischen Formeln in effektive Expansionsraten übersetzt werden, ergeben sich auf natürliche Weise zwei verschiedene Werte für die Hubble‑Konstante. Einer stimmt mit der niedrigeren Expansionsrate überein, die aus dem frühen Universum geschlossen wird (etwa aus dem kosmischen Mikrowellenhintergrund) und sensitiv für kleinskalige Details ist. Der andere entspricht der höheren Rate, die aus Messungen an nahen Galaxien und Supernovae gewonnen wird und stärker auf großräumige Strukturen reagiert.

Was das für die Hubble‑Spannung bedeutet

Vereinfacht gesagt legt die Studie nahe, dass die Hubble‑Spannung nicht unbedingt mysteriöse neue Teilchen oder große experimentelle Fehler erfordert. Stattdessen könnte sie aus der fraktalen, turbulenten Art resultieren, wie Information einst innerhalb eines schwarzen Lochs evolvierte und so die Raumzeit prägte, dass verschiedene Messmethoden verschiedene Ebenen struktureller Details „sehen“. Die Arbeit beansprucht nicht, ein vollständiges kosmologisches Modell zu sein, zeigt aber, dass ein einheitlicher Informationsprozess zwei unterschiedliche kosmische Expansionsraten nachbilden kann. Für nichtfachliche Leser lautet die zentrale Botschaft, dass die widersprüchlichen Messungen der Ausdehnung des Universums ein Abbild tiefer, fraktaler Informationsmuster sein könnten, die ins Gefüge des Raums geschrieben sind.

Zitation: 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

Schlüsselwörter: Hubble‑Spannung, schwarze Löcher, fraktale Kosmologie, Informationsturbulenz, kosmische Expansion