真空衰变 如何高效地彻底毁灭整个宇宙?
如果我们的宇宙有一个自毁按钮,它可以彻底毁灭自己,让一切停止存在,让生命永远消失。这就是终极生态灾难——真空衰变。
要解释宇宙如何自我毁灭,首先要明白两个原理。
第一,能级。
这是物理学的一个核心思想:一切都有能级。能级越高,系统中的能量越多。比如木材,能量等级更高。它可以燃烧,这个过程可以释放储存在其化学键中的化学能,并将其转化为热量。剩余灰烬的能量水平低于原始木材。
第二,稳态。
宇宙中的一切都趋向于在基态发展,这是一种能量可能最低的完全稳定的状态。比如山上的小球,因为势能大,所以不稳定。当受到干扰时,它会滚进山谷,在这个过程中失去势能。这个球现在处于基态,非常稳定。它将保持这种状态。
宇宙万物都遵循这两个原则。如果一种物质能量很大,那么它就是不稳定的,往往会摆脱不稳定状态而变得稳定,达到基态。这
它是普遍适用的,即使在量子力学这个奇怪的世界里。如果我们目前对物理学的理解是正确的,那么量子世界决定了万物的本质。量子力学告诉粒子如何行为和相互作用。
和宇宙中的一切一样,量子趋向于可能的最低能级,称为真空态。这与空之间的真空无关。之所以叫它,是因为科学家不善于给事物命名。那么,我们会说量子场已经达到了它们的真空态,除了一种可能。
有可能希格斯场不是处于稳定状态,而是处于亚稳定状态,本该稳定,实际上并不稳定。这是一个false 空。希格斯场赋予粒子质量,调节着宇宙中几乎所有事物的相互作用。
如果希格斯场是假空?
希格斯场
想想山谷里的那个小球。这个小球就是希格斯场。山谷可能不是希格斯场的最低能态,可能还有更深的山谷等着球落下。这将意味着希格斯场具有巨大的势能,等待被释放。希格斯场就像一块木头,却浸在汽油里,等待着点燃宇宙。量子隧穿等随机火花可以释放希格斯场的势能。
这种情况随时都可能发生,没有任何预兆。如果这种所谓的真空衰变开始于空之间的任何一点,就不会有回头路。希格斯场进入低能态时,会释放出大量的势能。这种能量使得周围的空越过能量屏障,释放出更多的势能。
一个新的稳定的希格斯场球,或者真空,将以光速向各个方向生长。想象一下点燃宇宙大小的汽油。这个被能量包围的球体会吞噬掉它接触到的一切。它触及的一切都化为乌有。这个泡沫将永远持续增长,在增长的过程中消灭宇宙。
这是不可警告的,因为它太快了,但我们无能为力。我们的毁灭会是瞬间的,一瞬间,地球就消失了。
但实际上会变得更糟。如果希格斯场的能级发生变化,物理也会发生变化。在这个真理的领域空,标准模型将被颠覆,被其他我们不知道的物理所取代——我们不知道基本粒子的行为,不知道原子是如何结合的,不知道化学物质是如何反应的。真空衰变不仅破坏生命,还破坏化学本身,使我们所知的生命不可能存在。
我们不知道里面会是什么样子。可能是也可能不是当下的影子。我们不知道。如果真空衰变发生,前景真的很压抑。如果你现在觉得有点担心,那就不用了。目前伪真空只是基于我们对粒子物理的理解的猜想,我们对物理的理解可能是错误的。这就像用尺子量大陆一样。当然可以,但是最后的结果可能会偏差很大。
目前还没有人知道真空衰变是真实存在的事实,也只是一个可怕的想法,但即使一个或多个死球已经开始膨胀,宇宙浩瀚,也可能要过几十亿年后才能到达我们这里。如果它们离得足够远,它们可能永远不会到达我们这里,因为宇宙在膨胀。光速在宇宙尺度上并不快。
所以,虽然真空衰变是令人恐惧的,但是现在还有其他的事情需要我们更加担心。与真正的空衰变相反,我们有能力为其中的大部分做好准备。