如果宇宙帶有自毀功能?最終的生態災難——真空衰減

2020-12-15 樹上長的宇宙果

如果宇宙帶有自毀功能,只要在某處按下一個按鈕,這個世界的一切物質都消失得一乾二淨。這樣高效簡潔的按鈕當然不可能存在,不過卻有一個與毀滅按鈕極為類似的名詞——即真空衰減。

兩個原則

為了解釋宇宙的自毀功能,我們需要先了解兩個原則。

一、能量水平。

現代物理學的核心思想是任何物質都有一個能量水平,級別越高,其內在的能量也就越多。例如一塊木頭,它可以燃燒,該過程釋放的能量儲存在其分子鍵中,並把它們變成熱量。幾乎所有的氧化還原反應都具備上述的特徵,有趣的是,燃燒後留下的化合物一般比反應前的物質能量級別更低。

二、穩定性。

在萬物剛踏上試運行的軌道時,我們就把最低的能量態稱為基態,同時它又是最穩定的能量態,任何高度的不穩定能量都會向基態滑落。比如一座山頂的最高點有一隻能量極高的球,由於其能量巨大,所以處於不穩定的狀態。但當這隻球向山底滑落,最終停止在山谷時,球失去的勢能讓它自身將處於基態,也就是最穩定的狀態。

宇宙的一切事物都會遵循這兩個原則,如果一個物質有很多的能量,那麼它一定是不穩定的。想擺脫這種不穩定性並達到基態,物質就必須向低能級躍遷。當然躍遷的物質我們看不到它們,它們有一個共同的專有名詞,叫做量子。

假裝穩定的希格斯場

作為宇宙中的量子,它們自身非常希望能降低到最低的級別,宇宙的規則也是這樣,高能級的量子總要向低能級躍遷。或許希格斯場能解釋這些,通俗的說,希格斯場是一個假裝穩定的現象。希格斯場一般負責給予量子質量以及調控宇宙中各種物質之間的相互作用,那我們該如何理解希格斯場是一個假裝穩定的現象呢?

接著用那塊木頭舉例,它就是一個希格斯場,但卻是浸泡在汽油的背景裡,等待著一場大火燒了宇宙。那隻滑落到山谷的能量球也一樣,球停留的山谷可能並不是希格斯場最低能量狀態,還存在著更深的山谷。這也意味著希格斯場有很多潛在的能量等待著釋放,但我們並沒辦法知道那塊木頭什麼時候被點燃,以及那隻球何時滑到更深的谷底。

由於希格斯場球撞向更低的谷底,它會釋放巨量的勢能,這種能量將推動它周圍的空間,同時釋放更多更強的勢能。當然也會生成新的希格斯場球,雖然希格斯場球出現的位置隨機,但影響的速度很快,它會在各個方向以光速傳播。就像那片汽油海洋中的一塊木頭,當它被點燃時,所產生的影響也是劇烈的。

生態災難or大驚小怪?

這種量子躍遷所帶來的一系列連鎖反應就是真空衰減,它可以出現在任何位置並且沒有任何警報。只要宇宙中的某個點開始發生真空衰減,與觸碰了第一張多米諾骨牌沒有什麼區別——沒有回頭路可走。真空衰減會像一個膨脹的泡沫,其充滿能量的外殼將吞食一切,並且這個泡沫將永遠增長,刪除著它所觸碰到的宇宙。

看起來真空衰減像是一場毫無辦法的生態災難,但就算宇宙的某處已經有一點開始掉落第一張多米諾骨牌,我們也無需太過擔心。宇宙如此之大,真空衰減可能達不到地球。它們發生的地點也不需要太遠,就算只有數十億光年的距離,也足夠支撐地球剩下的歲月了。甚至宇宙自身也依然在膨脹中,對宇宙的規模來說,光的速度可能並沒有那麼快。

真空衰減聽上去是有點嚇人,甚至傳言只需一秒就能將地球吞沒,但在它還沒有到來之前,科學家感興趣的,更多的是其內部莫名的物理環境。畢竟在結局還未真的到來之前,一定有很多人對它嗤之以鼻。

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