Wenn Gravitation aus Information entsteht

Der wissenschaftliche Artikel „Gravity from Information: An Equation of State for Spacetime Curvature“ von Dr. Elias Rubenstein nimmt eine ungewöhnliche Perspektive auf eine der ältesten Kräfte der Physik ein: die Gravitation. Anstatt Gravitation als grundlegende Anziehung zwischen Massen zu behandeln, stellt die Arbeit die Frage: Was, wenn Gravitation einfach das sichtbare Ergebnis davon ist, wie ein zugrunde liegendes Informationsmedium sich krümmt und organisiert? In dieser Sichtweise wird Raumzeitkrümmung nicht mehr vorausgesetzt, sondern erscheint als Spur davon, wie Information im Universum strukturiert ist.

Im Zentrum des Ansatzes steht ein Informationsmedium, das an jedem Punkt der Raumzeit beschreibt,

• wie viel Information vorhanden ist,

• wie sie zwischen Vergangenheit und Zukunft fließt

• und wie weit der tatsächliche Zustand des Universums von einem besonderen Gleichgewichtszustand entfernt ist.

Die formale Struktur, die in früheren Arbeiten bereits verwendet wurde, um die Zeitrichtung und die Entstehung von Raum zu beschreiben, wird hier direkt auf die Gravitation angewendet. Aus dieser informationsbasierten Beschreibung entsteht ein zusätzlicher Beitrag zum üblichen Energie-Impuls-Tensor der Materie: ein informatorischer Stress-Energie-Tensor. Dieser neue Term verhält sich mathematisch wie eine zusätzliche Quelle der Gravitation. Ist das Informationsmedium glatt und nahe am Gleichgewicht, reduziert sich der Effekt auf einen konstanten Beitrag – und Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie wird exakt wiedergewonnen. Sobald die Informationsstruktur jedoch inhomogen wird, liefert der zusätzliche Term echte Korrekturen zur Gravitation, die sich weder durch gewöhnliche Materie noch durch eine einfache kosmologische Konstante nachbilden lassen.

Auf kosmischen Skalen wirken diese informationsgetragenen Beiträge wie eine kontrollierte „dunkle“ Komponente. Sie lassen sich als kleiner, zeitabhängiger Anteil der kritischen Energiedichte des Universums beschreiben und sind direkt mit zwei Informationsgrößen verknüpft:

• einer Kopplung (einer informatorischen Leitfähigkeit), die misst, wie stark die Anfangs- und Endbedingungen des Universums miteinander verknüpft sind,

• und einem Maß für die Distanz zwischen dem aktuellen Zustand und einem speziellen Gleichgewichtszustand.

Damit wird es möglich, innerhalb eines einzigen konsistenten Rahmens Universen zu beschreiben, die unserem Standard-ΛCDM-Modell sehr ähnlich sehen, aber auch Szenarien, in denen ein zunächst expandierendes Universum später langsamer wird und wieder kollabiert. In solchen Modellen ist das Schicksal des Universums nicht einfach eine Frage beliebiger Anfangsbedingungen, sondern wird von globalen Informationsbedingungen bestimmt, die Anfang und Ende miteinander verknüpfen.

Die gleiche Idee wirft auch ein neues Licht auf schwarze Löcher und starke Gravitation. Im informationsbasierten Bild ist ein Schwarzes Loch nicht nur ein Objekt mit einem Punkt unendlicher Krümmung. Stattdessen kann es als hochgefaltete, extrem dichte Konfiguration des Informationsmediums verstanden werden. In großer Entfernung ist die Geometrie praktisch ununterscheidbar von den vertrauten Schwarzschild- oder Kerr-Lösungen der Allgemeinen Relativitätstheorie – alle bisherigen Tests der Gravitation bleiben erfüllt. Tief im Inneren kann der informatorische Beitrag jedoch dominant werden und die klassische Singularität durch einen endlichen „Informationskern“ ersetzen. So entstehen neue Möglichkeiten, das Innere eines Schwarzen Lochs zu denken, ohne mit bestehenden Beobachtungen in Konflikt zu geraten.

Wichtig ist, dass der Artikel nicht bei einer abstrakten Interpretation stehen bleibt. Der informatorische Beitrag wird so formuliert, dass er direkt in kosmologische Codes und numerische Relativitätssimulationen eingebaut werden kann. Die „informatorische dunkle Komponente“ wird durch wenige, klar definierte Parameter beschrieben, die sich mit Beobachtungen von Supernovae, großskaliger Struktur und der kosmischen Hintergrundstrahlung einschränken lassen. Gleichzeitig eröffnet der starke Feldbereich mögliche Signaturen in Gravitationswellen-Signalen und im Bildbereich von Schwarzen Löchern. Auf diese Weise wird aus dem Schlagwort „Gravitation aus Information“ ein konkreter, prinzipiell testbarer Rahmen.

Die Bedeutung dieser Arbeit liegt in der neuen Perspektive auf die Frage: „Was ist Gravitation eigentlich?“ Anstatt einfach eine weitere freie „dunkle“ Komponente in die Gleichungen einzufügen, wird vorgeschlagen, Gravitation selbst als makroskopische Zustandsgleichung eines Informationsmediums zu verstehen. Raumzeitkrümmung, dunkle-energie-artiges Verhalten und das globale Schicksal des Universums erscheinen dann als Ausdruck dafür, wie dieses Medium vom Gleichgewicht abweicht – und wie stark Anfang und Ende des Kosmos durch Information miteinander verknüpft sind.

Den gesamten wissenschaftlichen Artikel finden Sie unter:

Elias Rubenstein (2025): Gravity from Information: An Equation of State for Spacetime Curvature
DOI: 10.5281/zenodo.17586534