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是否存在一种力量瞬间毁灭地球,而我们却没有机会看到它的到来?

 怪罗科普 2020-09-03

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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