真空衰变如何终结宇宙？一种我们彻底改变物理定律的力量
- 2021-09-20 21:13:20
- 来源：终结宇宙
等不到结尾
你肯定听过许多关于地球毁灭的故事，一颗小行星终结了恐龙时代，但以我们现有的科技水平，这种风险我们还是有机会预测到的。
如果不小心遇到一颗流浪黑洞，因为我们完全没法预测它会出现在哪里，所以我们是有可能在毫无知觉的情况下被毁灭，但是它更有可能先毁灭我们的周边而被我们发现。
但如果你听过假真空理论，那么你就会知道，宇宙中或许真的存在一种力量，它可以在我们丝毫没有察觉的情况下毁灭我们。
这种“力量”被称作真空衰变，发生场景可能是一个气泡突然出现在宇宙的某个地方，在气泡内部，物理定律与气泡外部完全不同。
气泡以光速膨胀，最终占据了整个宇宙。星系会漂移，原子将无法结合在一起，粒子相互作用的方式也会从根本上改变。
无论宇宙在这次事件后以何种形式出现，但肯定不适合人类居住。
这种事怎么会发生呢？
要了解真空衰变，首先我们需要了解真空状态。对我们大多数人来说，真空指的是外层空间和其它没有物质的地方。
然而，外层空间并不是真的空无一物。相反，它包含波动的量子场，产生的粒子负责我们整个宇宙的基本物理定律。
当这个空间的能量到达临界值时，它就处于真空状态。无论如何，现在这些量子场仍然在做着维系现实结构的工作。
当这些量子场被激发时，就会产生我们熟悉的17种粒子，这些只是物理学家已接收量子场能量的有趣方式。
例如，光子就是这些粒子中的一种，我们把它看作光，它也负责像x射线和微波这样的电磁辐射，再比如夸克，夸克形成了原子中的质子和中子。
其他粒子产生不同的力，比如强核力和弱核力，这些粒子最终为我们的宇宙如何运行提供了规则。当构成这些粒子的基础量子场处于真空状态时，宇宙就稳定了。
根据定义，真空状态不会失去任何能量，如果失去的话，那么基本粒子的工作方式也会改变，这意味着我们的宇宙可能会停止现在的工作方式。
大多数的量子场似乎都处于真空状态，所以它们是稳定的，我们是安全的。虽然测量这些东西非常非常困难，但可能有一个量子场还没有达到它的真空状态：希格斯场。
图为：假设量子场的能量状态
希格斯场和真空衰变有什么关系？
希格斯场及其相关的希格斯玻色子可以解释为什么物体会有质量，或者为什么光子没有质量和为什么Z玻色子有相当大的质量(相对于一个量子粒子来说)的原因。同样，它对于基本粒子之间的相互作用也很重要。
希格斯场有可能被“卡”在一定的能量水平上。我们可以把希格斯场想象成一个滚下山的球，所有其他的场都“滚”到了山的底部，但它却卡在山边的一个小山谷里，阻止它到达底部。
如果一个量子场可能拥有的最低能量被称为真空状态，那么这个谷可以被认为是一个假真空，它看起来很稳定，但实际上它需要的能量比希格斯场更大。
可能导致希格斯场像这样卡住的原因涉及到相当多的数学知识，就本文而言，只要知道一点，物理学家认为希格斯场有可能进一步的发展它的真空状态。
而我们现在的宇宙依赖于希格斯场当前状态下的性质。那什么能把希格斯场推出它的“小山谷”呢？没人知道。
但这有可能发生，因为在量子世界中有叫做量子隧道效应的现象，由于量子的行为类似于波，它们有可能穿过屏障，而不是越过它，这就像在控制希格斯场的山谷中挖隧道一样。
真空衰变的后果
如果希格斯场打破了它的假真空，下降到它的真空状态，那么支配我们宇宙的物理学就会分崩离析。
当量子之间的微妙平衡被打破时，希格斯场将会以多米诺骨牌效应在整个宇宙中打破它的假真空，这种效应被称为真空衰变。
真空衰变的气泡将以光速扩散到整个宇宙。当它穿过时，所有的物质都将和我们现在熟悉的不一样。
接下来会发生什么完全是个未知数，物理定律将会彻底改变，但几乎可以肯定的是，我们将无法生存。
甚至原子可能无法结合在一起，化学物质可能以新的、不确定的方式发生反应，还有许多我们想象不到的奇怪的事情都可能会发生。
最后
幸运的是，这个理论是基于我们目前对宇宙的理解，这是不完整的，因为我们对宇宙的探索只是冰山一角。
我们不确定希格斯场是否处于一个虚假的真空中，我们只知道它可能是。此外，希格斯场可能需要很长一段时间才能打破它的假真空，这可能比我们存在的时间要长得多。
如果真空衰变确实是宇宙终结的方式，这一事件真的发生时，我们将无法阻止它，也不会感知到它出现。
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