宇宙可能变成一个虚无的真空泡,所有的物质都将化为乌有

宇宙是如何形成的问题是物理学中最难回答的问题之一。宇宙是从另一个宇宙的黑洞中产生的吗?另一种说法是,宇宙在某种意义上是暂时的,我们认为的现实是所谓的虚假真空。
当场有两种“基态”,一种比另一种高时,就会出现假真空。你可以把假真空想象成一个山谷。山谷的四面都是山,对山谷里的任何人来说,这似乎是最低的地方。然而,山谷里的人不知道的是,在山的另一边是一个通向大海的悬崖。在这种情况下,海洋是真正的真空,是能量的最低基态,而虚假的真空只是给人最低状态的印象,因为它周围的一切都是更高的能量。
在经典场论中,山谷中的东西没有办法自动离开山谷,除非它获得外部的能量。但是,如果山谷中已经包含了一切事物,那么山谷中的物体就没有办法获得外部能量。因此,所有的东西都应该保持不变。
另一方面,在量子场论中,没有什么是确定的,事实上,一个场或粒子对于其状态的不确定性会让它慢慢泄漏出去。你可以想象量子力学在我们假设的山谷下面加上一条地下河流。虽然东西通常会留在山谷里,但随着时间的推移,河水会把山谷的碎片冲走,直到山谷坍塌,所有的东西都被冲到海里。
这就是虚假真空的问题,它可能对一切事物构成存在的威胁。如果这是真的,它不仅会影响我们的宇宙随时间的进化,而且会把所有的东西都拉回基态,包括所有的物质。从夸克和电子到质子、中子、原子和分子,一切都会瓦解成虚无,就好像它们根本不存在一样。
这个词的意思是宇宙是亚稳的。我们知道宇宙中存在亚稳态过程。一个例子叫做重力热崩塌,其中许多像嗡嗡的苍蝇一样嗡嗡作响的恒星团从亚稳态坍塌成更小,更热,更快的团簇,多余的外围恒星被抛入深渊。这样的坍缩是不可避免的,而且不需要量子衰变。然而,这样的星系团可以在不经历这样的坍缩的情况下持续存在上亿年。
物理学家向我们保证,在虚假真空的情况下,物质可能持续的时是几百亿年,比目前宇宙的年龄要长得多。
从概率上看,我们很可能已经进化到了宇宙最适合生命存在的时刻。这是贝叶斯理论,所以我们对此持保留态度,但如果是这样的话,这是否意味着宇宙在未来数十亿年内可能对生命不利呢?甚至在完全坍塌到基态的过程中?这样的死亡不仅会毁灭星系,还会将物质本身拖入虚无。
我们还从量子力学中知道,当一个统一的量子场论分解成几个独立的力时,亚稳态(假真空)可以存在。既然我们相信在大爆炸时存在一种统一的力,就不能保证它会分裂成最低基态。相反,它可能已经衰减到一个虚假真空,这样我们就能感知到围绕虚假真空的波动,就像粒子一样。还有一种可能是,宇宙一旦进入那个山谷,就会一直停留在那里。
迈克尔·特纳和弗兰克·威尔切克在1982年的《自然》杂志上发表了一篇关于这个想法的论文,
如果没有警告,一个真正的真空气泡可能会在宇宙的某个地方成核,并以光速向外移动,在我们意识到扫过我们的是什么之前,我们的质子就会衰变掉。
这可能已经发生在宇宙的某个地方,并以一个不断膨胀的不存在的泡泡的形式向我们加速。
如果你试过用微波炉烧水,你会看到这样的事情发生。当微波使水沸腾时,表面以下的水想要变成蒸汽,但要做到这一点,需要有能形成气泡的核部位。否则,它就会变成过热的液态水,由于杯子的光滑性和没有任何外部振动使其脱离亚稳态而无法蒸发。只要你在水里放点东西,比如茶包,过热的水就会在茶包周围形成核,变成蒸汽。这些气泡会诱发其他气泡的形成,导致整个物体上产生泡沫和蒸汽。(如果有足够
因此,对于宇宙来说,一个真正的真空气泡就足以使宇宙化为乌有。
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