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如何高效地彻底毁灭整个宇宙?

假如我们的宇宙有一枚自我毁灭按钮,能把自身彻底毁掉,使万物不复存在、使生命永远消失。这是终极生态灾难——真空衰变(vacuum decay)

为解释宇宙如何能自我毁灭,我们先要了解两个原则。

第一,能级。

这是物理学中的一个核心思想:万物都有一个能级。能级越高,则体系中的能量就越多。例如,木头拥有一个较高的能级。它可以燃烧,这一过程能释放出存储在其化学键中的化学能,并将之转变成热量。余下的灰烬所处的能级就低于原先的木。

第二,稳定态。

宇宙万物皆倾向于基态发展,基态就是完全稳定的状态,有着所能及的最低能量。例如,一个在山上的小球是不稳定的,因为它有很大的势能。当受到扰动时,它会滚入山谷,在这个过程中就会失去势能。这个小球现在就处于基态,并且很稳定。它将会保持这个状态。

如何高效地彻底毁灭整个宇宙?

宇宙万物皆遵循这两个原则。如果某物质拥有很多能量,它是不稳的,会倾向于摆脱不稳定的状态来变得稳定,并达到其基态。这

放之四海而皆准,即便是奇异的量子力学世界。如果我们当前对物理学的理解是正确的话,那么,量子世界决定了万物的性质。量子力学告诉粒子如何行为与相互作用。

就像宇宙中的万物一样,量子也倾向于尽可能的最低能级,这被称为真空状态。这与空间中的真空无关,它之所以这样叫,是因为科学家不大擅长命名东西。然后,我们就会说量子场达到它们的真空状态,但有个可能除外。

希格斯场有可能不处于稳定态,而是亚稳态,是一种假想稳定但实际不是的状态。这是一个假真空。希格斯场赋予了粒子的质量,这规定了几乎宇宙万物的相互作用。

如果希格斯场是一个假真空会怎样?

如何高效地彻底毁灭整个宇宙?
希格斯场

再想想那个在山谷中的小球,这个小球就是希格斯场。山谷可能不是希格斯场的最低能量状态,可能还有一个更深的山谷等着小球落下。这将意味着希格斯场拥有很大的势能,等待被释放。希格斯场就像一块木头,但浸泡在汽油中,等待点燃宇宙。诸如量子隧穿效应等随机的火花,可释放希格斯场的势能。

这可能发生在任何时候,并且毫无征兆。如果在空间中的任意一点,这种所谓的真空衰变开始,将没有回头。随着希格斯场进入到低能量状态,它将释放出大量的势能。这种能量使周围的空间越过能垒,释放出更多的势能。

一个新的稳定希格斯场球体,或者真真空,会以光速超朝着各个方向生长。想象一下,把宇宙大小的天量汽油点燃。这个被能量包围的球体,将吞噬它所接触的一切。它所触及之处,皆化为乌有。这个泡泡将会永远地持续增长,消除在它增长路上的宇宙。

而这无法预警,因为它太快了,但我们却无可奈何。我们的毁灭将会是一瞬间的,转瞬之间,地球也将消失。

但实际上还会变得更糟,如果希格斯场的能级改变,物理学将全都被改变。在这种真真空的球体中,标准模型将被推翻,被我们所不知的其他物理学取代——我们将不知道基本粒子的行为、原子如何结合在一起、化学物质如何反应。真空衰变不只是毁灭生命,它也会毁灭化学本身,使我们所知的生命不可能存在。

如何高效地彻底毁灭整个宇宙?

我们根本不知道里面会是怎样的,它或许是现在的影子,又或许不是。我们不得而知。如果发生真空衰变,前景确实是令人沮丧。如果你现在感到有点担心,其实不必。就当前而言,假真空只是基于对目前粒子物理学的理解而做出的推测,而我们对物理学的理解可能是错误的。这就好比用一把尺子去测量大陆。当然,你可以做到,但最终的结果可能偏差会很大。

现在,没有人清楚真空衰变是真的事实,还只是一个可怕的想法,但即使是一个或多个死亡球体已经开始膨胀,宇宙浩瀚无际,它们可能要在数十亿年之后才会到达我们这里。如果它们距离足够远,那它们可能永远也无法触及我们,这是由于宇宙膨胀的缘故。光速在宇宙尺度上并不算快。

因此,尽管真空衰变是令人惧怕的,但现在,还有其他事情我们更应该担心。与真空衰变相反,我们有能力为其中的大多数做准备。

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