摘要:事实上,在欧洲大型强子对撞机建造的时候,当时希格斯玻色子虽然还没有被发现,人们也没有确定真真空的存在,但真空衰变的基本构想已经形成,于是很多人就提出了反对意见,反对的理由并不是钱多钱少的问题,而是认为对撞机的实验,将为真空提供一个足够大的能量,助使其跨越能量壁垒,对撞机启动之时,便是世界末日来临之际。而现在的真空之所以还没有发生衰变并保持稳定的状态,物理学家认为其原因在于,目前的真空与真真空之间存在一个“能量山峰”,这座能量山峰非常高大,我们必须给现有的真空增加能量,才有可能将其跨越,转变为能量更低的真真空,而到目前为止,这样的能量加持还没有出现。

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我们的世界将如何终结?这个所有人都好奇的问题,直到今天依然没有答案,也有可能我们永远也无法得知真相。不过一种理论认为,世界将毁灭于真空衰变,那么什么是真空衰变呢?

在去年第49期的长篇节目《真空不空》中,我们曾对真空进行了详细介绍,在那期节目中我们说到,我们通常所谓的真空其实并不真的空,从物理学上看,就算我们把空间中的所有物质都去除掉,空间中依然还有电磁波的存在,也就是说,此时的空间中依然残留着光子等非物质粒子。而即便我们把这些非物质粒子也给去除,实现了真正意义上的真空,空间中也依然残留着某些能量,这些无法清除的残留在空间中的能量,就是所谓的“真空能”。而我们今天要说的这个真空衰变就与真空能有莫大关系,下面我们就来看看真空能是怎么把宇宙给续了的。

我们知道,水在不同的温度下会表现为不同的状态,温度高了变成了水蒸气,温度低了凝结为冰,这种物质状态发生改变的现象,我们将其称之为“相变”。而就像水的相变一样,真空状态也有可能变成截然不同的形态。那么它会变成什么样的形态呢?

还是以水作为例子。水会沿着地势从高处向低处流动,这是因为,在我们生活的世界中,万物都倾向于处于最低的能量态,比如黄博士没事儿就搁床上一躺,看起来已经没有了抢救的必要了。同样的道理,水之所以会凝结为冰,也是因为低于0℃时,水分子之间有规则的连接在一起,这样的能量也较低。研究认为,这种向着低能量态转变的趋势,同样适用于真空能。好了现在的问题就简单了,那就是我们宇宙中现在的真空能是处于最低能量态吗?

2012年,通过欧洲大型强子对撞机,科学家发现了希格斯玻色子,这种不知道高到哪里去的基本粒子赋予了其他基本粒子以质量,不仅如此,它还对真空的性质有着极大的影响。实验发现,希格斯玻色子的质量大约为126GeV,也就是1260亿电子伏特,这个质量要比科学家之前通过理论所预言的要更大一些。那么为什么会如此呢?我也不知道,总之这种差异的存在,使物理学家认识到,现在的真空可能并不是所有状态中能量最低的真空。也就是说,现在的真空是所谓的“伪”真空,而事实上,或许存在着能量更低的“真”真空。这就意味着,我们现在宇宙中的真空也会像水结冰那样,变成能量更低的真真空,这种真空状态的变化就是所谓的真空衰变。

一旦发生真空衰变,宇宙的物理定律将被彻底重写,其所引发的结果就是,包括单个原子在内的,构成这个世界的所有物质,都将土崩瓦解,一切归零。

而现在的真空之所以还没有发生衰变并保持稳定的状态,物理学家认为其原因在于,目前的真空与真真空之间存在一个“能量山峰”,这座能量山峰非常高大,我们必须给现有的真空增加能量,才有可能将其跨越,转变为能量更低的真真空,而到目前为止,这样的能量加持还没有出现。

事实上,在欧洲大型强子对撞机建造的时候,当时希格斯玻色子虽然还没有被发现,人们也没有确定真真空的存在,但真空衰变的基本构想已经形成,于是很多人就提出了反对意见,反对的理由并不是钱多钱少的问题,而是认为对撞机的实验,将为真空提供一个足够大的能量,助使其跨越能量壁垒,对撞机启动之时,便是世界末日来临之际。

好在人们的担心最终并没有成为现实,在LHC中,质子对撞释放的能量高达13TeV,也就是13万亿电子伏特,如此之高的能量尚且不能引发真空衰变,我们也就不用担心人类的其他活动了,比如说黄博士放个屁,这是绝对不会引发真空衰变的。另一方面,高能宇宙射线的能量要比LHC生猛得多,它们在地球周围,每时每刻都在与大气中的分子相撞,但即便如此,直到今天,地球和这个宇宙也没有被真空吞噬。由此可见,要想跨越这座能量山峰,所需的能量必然是极其巨大的,有人估计,要想人为造成真空衰变,就必须有超越地球规模的,异乎寻常的加速器。从这个角度来看,如果存在地外高等文明的话,他们或许也没到达到这一能力,这可以让我们感到稍微安心一点,不过,也或许他们已经达到了,只是在控制自己的实力,同时防止这样的加速器落入灭霸之手。

但是,为什么一定就要跨越山峰呢?在现实生活中,一座山太高了路修不过去,通常的解决办法就是开个隧道,而在量子世界中,这也是一个很好的解决方案,所以,借助于量子力学的隧穿效应,即使无法直接跨越能量山峰,真空衰变也有可能发生。所以危机依然存在,人类还要严阵以待,当然最后还是难免一败。请看下集。

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