טורבולנטיות של מידע בחורים שחורים והמתח ההבלי

מדוע בעיית ההתרחבות של היקום חשובה

היקום שלנו מתרחב, אך שתי שיטות המדידה הטובות ביותר שלנו אינן מסכימות לגבי מהירות ההתרחבות המדויקת. חידה זו, הידועה כ"מתח הבל", עשויה להעיד שמשהו חשוב חסר בתמונה שלנו של המרחב, הזמן והחומר. מאמר זה חוקר רעיון נועז: שאופן התנהגות המידע בתוך חור שחור — ובפרט איך הוא גדל והופך לטורבולנטי — עשוי באופן טבעי להניב שני קצבי התרחבות קוסמיים שונים, המשקפים את הערכים שנמצאים כיום בסכסוך.

דפוסים שחוזרים על עצמם ברחבי היקום

פרקטלים הם צורות שבהן הדפוסים חוזרים בקנה מידה רב, כמו הסתעפות עץ או קו החוף המחודד. בקוסמולוגיה מופיעים התנהגויות דמויות פרקטל ברקע המיקרו-קוסמי וב-web הגדול של הגלקסיות. המחבר מציע שכדי להבין את מתח הבל עלינו לבחון כיצד דפוסים חוזרים כאלה עשויים לנבוע מפיזיקה עמוקה, לא רק מהחומר הנראה, אלא מהמידע עצמו שמעגן את המבנה של המרחב-זמן. בהתבסס על רעיונות מודרניים שלפיהם המרחב-זמן עלול להתהוות מתוך שזירה קוונטית, וכי חורים שחורים מתנהגים כמעבדי מידע רבי-עוצמה, העבודה מתייחסת לפנימיות החור השחור כסוג של מעגל קוונטי שבו מידע מתרחב ומתערבל.

ממעגלים קוונטיים לטורבולנטיות של מידע

בתוך תמונת המעגל הקוונטי הזו, ביטים של מידע קוונטי — קביטים — מתקשרים ומ"מדביקים" זה את זה צעד אחרי צעד, בדומה לפרטים באוכלוסייה צומחת. עבודות קודמות תיארו זאת באמצעות משוואה חלקה ורציפה. כאן המחבר מחזיק את הדינמיקה בשלבים בדידים ומראה שהאבולוציה פועלת לפי כלל לא-ליניארי קלאסי הידוע ביצירת כאוס והתנהגות מסובכת. כאשר לוקחים בחשבון את המשאבים הסופיים בתוך החור השחור, המערכת נכנסת למצב שהמחבר קורא לו טורבולנטיות מידע: דפוס מסובך ומתפצלי תמיד שבו מקדמים המתארים את התנהגות המערכת יוצרים מפל פרקטלי, בדומה לאופן שבו אנרגיה זולגת בין הסקאלות בטורבולנטיות בנוזלים רגילים.

מראה פרקטלית של ההיסטוריה הקוסמית

כאשר מפל הפרקטל הזה מתקדם, הוא ממלא "מרחב" מופשט הולך וגדל גם ברכיבים פעילים וגם בריווחים ריקים. כשהמפל מגיע לסוף המשאבים, הוא נעצר ובמובן האפקטיבי פועל בהפוך כפי שנצפה על ידי צופה חיצוני. המחבר עוקב אחרי אחוזי החלקים הפעילים והריקים במהלך אבולוציה לאחור זו ומגלה שהתנהגותם דומה במידה רבה לאופן שבו חלקי החומר ואנרגיית החושך משתנים על פני הזמן הקוסמי במודלים קוסמולוגיים סטנדרטיים. על ידי התייחסות שכל שלב בפרקטל הוא בקירוב אנלוגי לתקופה קוסמית, ובהתאמת נתוני הפרקטל לדגמי התרחבות מוכרים, המחקר מקשר את הגאומטריה של מפל המידע הזה להיסטוריית התרחבות היקום.

שתי דרכים שבהן המרחב יכול להיראות גדל

כדי להפוך את הקישור למוחשי יותר, המאמר מציג שתי מדידות של האופן שבו ה"פרקטל" ממלא את המרחב. מדד אחד מתמקד באבק הדק של רכיבים זעירים, ואחר מתמקד במוטיבים או צבירי-חזרה גדולים יותר. שניהם מתפתחים ככל שהמפל מתפתח ומסיג גבול. כאשר שיעורי השינוי של מדדים אלה מתורגמים לקצבי התרחבות אפקטיביים — באמצעות נוסחאות קוסמולוגיות סטנדרטיות — הם מטבע הדברים יוצרים שני ערכים שונים לקבוע ההבל. אחד תואם לקצב ההתרחבות הנמוך שנגזר מהיקום המוקדם (כמו מהרקע המיקרו-קוסמי), שהוא רגיש לפרטים בקנה-מידה קטן. השני תואם לקצב הגבוה הנמדד מגלקסיות וסופרנובות סמוכות, שהן רגישות יותר למבנה בקנה-מידה גדול.

מה משמעות הדבר לגבי מתח הבל

במלים פשוטות, המחקר מציע שמתח הבל עשוי שלא לדרוש חלקיקים מסתוריים חדשים או שגיאות ניסוייות גדולות. במקום זאת, הוא יכול לנבוע מהאופן הפרקטלי והטורבולנטי שבו המידע התפתח פעם בתוך חור שחור, ועיצב את המרחב-זמן כך ששיטות מדידה שונות "רואות" רמות שונות של פירוט מבני. העבודה אינה טוענת להיות מודל קוסמולוגי מלא, אך היא מראה שתהליך מידע יחיד יכול לחקות שני קצבי התרחבות קוסמיים מובדלים. לקורא הלא מקצועי, המסר המרכזי הוא שמדידות ההתרחבות הסותרות של היקום עשויות להיות עקבות של דפוסי מידע פרקטליים עמוקים שנכתבו בתוך רקמת המרחב בעצמה.

ציטוט: 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

מילות מפתח: מתח הבל, חור שחור, קוסמולוגיה פרקטלית, טורבולנטיות מידע, התרחבות קוסמית