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宇宙終究會以怎樣的方式徹底毀滅?

要解釋宇宙會怎麼自我毀滅,我們得知道兩個原則。

第一、能階。一個物理的核心概念是所有物質都有能階。能階越高系統中的能量就越多,比如說,木材就是一個有高能階的東西,它能籍由燃燒來釋放儲存在分子鍵鋰的化學能,得以轉化成熱能。而燒完後,灰燼的能階比原來木頭的要低。

第二、穩定態。宇宙中的所有東西都傾嚮往基態發展,基態指物質之處完全穩定的狀態,且處於其所能及的最低能量,打個比方,在山坡上的一個球並不穩定而且有不少位能,一旦它受到擾動,就會一直滾到山谷里去。過程中,位能會被釋放,這顆球現在處於基態,而且很穩定,它會維持這個狀態。

宇宙終究會以怎樣的方式徹底毀滅?

宇宙大爆炸

我們宇宙中的一切都遵循這兩個原則。如果某物有很多能量,則它是不穩定的,這會使其想要擺脫不穩定態以達到穩定的基態。

這原理適用於任何的系統即使在量子力學的奇怪世界,如果我們目前對物理學的理解是正確的,那麼宇宙將從量子場獲得它的屬性。它們描述粒子,如何行為和其交互作用。

宇宙終究會以怎樣的方式徹底毀滅?

行星衝撞

像宇宙中的一切,粒子想要在儘可能低的能量水平,這被稱為真空態。這與太空中的真空無關。它之所以叫真空,只因為科學家不太會命名東西,我們通常會說這些量子場達到他們的真空態。

但有個例外,希格斯場可能不在穩定態,而是在亞穩定態,這是一種花俏的說法,這是一個假真空。希格斯場負責給粒子質量,這規定了幾乎宇宙中的一切如何相互作用,如果希格斯場是假真空會發生什麼?

宇宙終究會以怎樣的方式徹底毀滅?

希格斯場

想想我們在山谷的球,希格斯場就是這顆球,這個山谷可能不是希格斯場的最低能量狀態,可能還有一個更深的山谷,所以它會想往那邊去。這意味著希格斯場很多位能等待被釋放。希格斯場可說像一塊木頭,但在汽油中浸濕等待著將宇宙點燃。

任何隨機的火花例如量子穿隧效應,就可以釋放希格斯場的位能。在任何時候這都可能發生,而且不會有事前的警告,如果空間中的任何一點,開始發生所謂的真空衰減就會產生一個不可逆的過程。當希格斯場到達到較低能量的狀態時,它將釋放大量的位能,這能量會推動周圍的空間,越過活化能的屏障使其釋放更多的位能。

新的穩定的希格斯場或真空的泡沫會朝所有方向並以光速成長。想像一下,就像一片宇宙尺度的汽油海著火了。這個以能量包裹的球,將吞噬它所接觸的一切,它所觸及的東西都將被消除,不復存在。

能量球將持續並永久增長,把在它的路上的宇宙通通清除。這甚至沒有辦法警戒,因為它擴張的速度實在太快了,但我們也無能為力。因為我們會在一瞬毀滅不用一秒鐘地球就會消失無蹤。

但還有比這更糟糕的,如果希格斯場的能級改變了,物理學的所有定律也將都隨之被改變。在這能量球中,真正的真空鋰,標準模型將被推翻,被我們所不知道但肯定不同的物理所取代。我們將不知道基本粒子的行為,原子如何保持在一起,化學物質會如何反應。

真空衰減不僅會破壞生命,它會毀滅化學本身使我們所知道的生命形式不在可行。我們根本不知道裡面會是什麼樣子,它可能是目前世界的影子,又可能不是,我們不會知道。

宇宙終究會以怎樣的方式徹底毀滅?

真空衰減

如果真空衰減發生,前景確實是不怎麼樂觀的,你現在可能會感到有點擔心,但其實並不需要。今天假真空理論的推測,是基於我們目前對粒子物理學的理解。

然而我們對物理學的理解可能是錯誤的,這就像用一把尺來測量一個大陸。當然你的確能這麼做,但你也可能會有不少偏差。現在沒有人可以說真空衰減是真實的那可能僅僅是一個可怕的想法。但是即使一個或多個死亡泡沫已經開始擴張。

宇宙是如此之大,以至於它們可能在數十億年間無法達到我們。甚至如果它們離得足夠遠,因為宇宙的擴張它們可能永遠無法接觸到我們。

光速在宇宙的規模上並不是那麼快,所以雖然真空衰減可怕的令人驚嚇。現在我們應該更擔心其他的事情,比起真空衰減,我們更有能力為大多數這些問題做準備。

本文為頭條號作者發布,不代表今日頭條立場。


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