宇宙中细思极恐的事,神秘至极

​我们的宇宙实际上随时都可能毁灭,而且这个时间无法预测。

宇宙中细思极恐的事,神秘至极

真空这个词大家都不陌生,什么是真空呢,我们平时生活中遇到最多的就是真空包装,没有空气,简而言之就是什么都没有,所以叫真空。 但是根据量子物理理论,在真空中,幽灵般的粒子在真空出凭空出现又马上消失。看似空无一物的真空,实际上是 一个 沸腾的粒子海洋。量子理论的基本原则是沃纳·海森堡( Werner Heisenberg ) 的测不准原理。测不准原理可能会引起歧义,我们 也可以叫 他不确定性原理。不是因为我们没有办法测准,而是他本身就是不确定的。即不存在所谓的绝对定值。无论可不可以测得到。

根据这一原理,量子物体的所有属性都不具有完全确定的值。例如,一个光子或一个电子不可能同时具有确定的位置和确定的动量。对一确定的时刻,它也不可能有确定的能量。这里我们关心的是能量不确定性。尽管在宏观世界里能量是守恒的(能量既不能创造也不会消失),但是在亚原子量子领域里这个定律就失效了。能量可随时自发出现无法预言的变化,并且不是连续的,而是突然变化。所考虑的时间间隔越短,这种量子随机涨落就越大。

事实上,通常认为的真空充满着川流不息的一群群这类瞬时存在的粒子,它们不仅有光子,还有电子、质子相别的所有粒子。为了把这种瞬时粒子与我们比较熟悉的永久粒子相区别,前者称为“虚”粒子,而后者则称为“实”粒子。粒子具有各种能级。这里,一个绕原子核转动的电子可以有某些非常确定的能态,而这些能态又对应着确定的能量。最低的能级称为基态,它是稳定的。较高的能级称为激发态,它们是不稳定的。较高能级有向较低能级跃迁的趋势,跃迁的过程会释放出能量,而跃迁的途径可以不止一种。

而真空也是一样,因为其中有粒子的随机产生和消失,所以真空具有能级。存在一种或多种激发态,不过 他们的实际表象相同,都是真空。最低能级,我们称之为“真”真空,对应的,处于激发态的真空叫伪真空。

1980年,物理学家西德尼·科尔曼(Sidney Colemam)和弗兰克·德卢西亚(Frank De Luccia)发表了一篇新奇的文章——引力效应和真空衰变。他们所指的真空不仅仅是空无一物的空间,而且是量子物理的真空态。我们假定,宇宙的现有状态对应着真真空态。这就是说,在所有可能的能态中今天的空间是最低能量的真空态。但是,对于这一点我们并不能确定 。科尔曼和德卢西亚考虑了一种令人恐惧的可能性,即真空态实际上也许不是“真”真空而是一种有相当长寿命的亚稳态,这也就是另一种伪真空,它一直在以一种伪装的安全感哄骗我们,因为它已经延续了几十亿年。而伪真空向真真空“衰变”涉及到一场大灾难的可能性,即真空态也许会突然终止,把宇宙扔进一个更小更低的能态,同时给我们带来灾难。

在理论计算中,真空不同激发态之间的能级差是一个极其巨大的数字——每立方厘米的真空激发能超过10^84~85焦耳,这相当于 10^64吨的质量,比目前所知整个宇宙的质量还大.也就是说,如果目前我们的宇宙中的空间充斥着激发态真空(也叫伪真空),那么一旦某个点上的伪真空发生衰变而变成真真空,前述巨大的能量就会在瞬间被释放出来.这个能量叫真空相变能。

如果我们的宇宙是一种“伪真空”,那么我们的宇宙就像一个装满烈性 炸药的炸药桶,只要有一点“火星”,即有一个点发生真空衰变,出现“真”真空,这种真空的体积开始可能只有一个原子大小,但它一旦形成,周围相邻的高能级真空就会向它的能级跌落,变成与它一样的低能级真空,这就使得低能级真空的体积迅速扩大,形成一个球形,这个低能级真空球的扩张很快就能达到光速,球中的质子和中子将在瞬间衰变,这使得球内的物质世界全部蒸发,一切归于毁灭。

如此巨大的能量造成的效果是超强度的引力。由于它的巨大质量,它会在瞬间形成一个时空奇点。随着真空衰变范围的扩大,奇点周围形成一个真真空“泡”。它以光速扩展,而泡内的一切都会被相变能的巨大质量产生的引力拉入奇点内,彻底堙没。所以真空衰变绝不仅仅是毁灭宇宙中的物质,它会毁灭一切,包括宇宙(时空)本身。即一旦发生了真空衰变,它会使整个宇宙缩小为一个奇点,直接恢复大爆炸的状态。

而霍金则认为,目前物理学界正在热衷的寻找希格玻色字(上帝粒子)有可能会引起真空衰变。

在《Starmus》的序言中,物理学家史蒂芬·霍金称,希格斯玻色子令人担忧,变得不稳定并造成“灾难性的真空衰变”。

他表示,“(上帝粒子)或许会在1000亿电子伏特(100bnGeV)下变成亚稳态。这可能意味着宇宙可能发生灾难性的真空衰变——1个真空气泡会以光速进行扩张——并且可能在任何时间发生,而我们却无法看到它的到来”。

不过在最后,霍金还是幽默地说,别急着进行星际移民,一个达到1000亿电子伏特的加速器要比地球还大,暂时不会被做出来。

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