摘要:目前的理论认为,当宇宙的某个地方因隧穿效应发生真空衰变时,以此为中心会产生一个真真空小泡,这个真真空小泡将加速膨胀,最终几乎以光速扩展。确实,当真空衰变开始膨胀之时,我们避无可避,但即使由于隧穿效应而出现了真真空小泡,有时候这个小泡可能也并不会膨胀,而是会很快消失,也就是说,或许在这个宇宙中,真空衰变随时都在发生,只不过它们都被扼杀在了摇篮之中。

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在昨天的节目中,我们介绍了何为真空衰变,简单总结一下,我们现在的真空并非处于最低能量态,但它有着向最低能量态转变的趋势,这种转变就是真空衰变,一旦发生真空衰变,我们的整个世界将灰飞烟灭。而之所以现在的真空还保持着稳定,是因为在目前的能量态与最低能量态之间存在着一个能量山峰,要想跨越这道能量壁垒,需要极高的能量,幸运的是,无论是大型加速器中质子对撞产生的能量,还是宇宙射线,目前都没有使得真空跨越能量壁垒而进入到更低的能量态中,所以我们依旧安然无恙。但理论认为,借助于量子力学的隧穿效应,即使无法直接跨越能量山峰,也有可能引发真空衰变。那么一旦发生真空衰变,接下来会怎样呢?抑或者宇宙中的某处空间是否已经发生了真空衰变,我们有可能提前观察到吗?虽然无法阻止这一切的发生,至少我们留有时间相互道别。

目前的理论认为,当宇宙的某个地方因隧穿效应发生真空衰变时,以此为中心会产生一个真真空小泡,这个真真空小泡将加速膨胀,最终几乎以光速扩展。如果它距离我们足够远的话,那么由于宇宙空间的膨胀,它或许永远波及不到我们,但如果在合适的距离范围之内,我们的世界也将在劫难逃。那么如果真的存在一个真真空小泡,我们在地球上可以观察到吗?

可惜的是,现阶段我们根本无法想象发生真空衰变的区域,到底会遵循着怎样的物理定律,但可以肯定的是,其所遵循的物理定律必然与今天的宇宙完全不同,如此一来,我们或许根本无法观察发生真空衰变的区域。

不过话虽如此,研究认为,发生真空衰变的区域与未发生真空衰变区域的交界处,将会拥有着非常高的能量。于是科学家推测,宇宙空间中的尘气微粒,也许会在不经意间飞溅到拥有着极高能量的墙壁之上并闪闪发光。所以,放眼整个宇宙,如果存在一处扩展速度接近光速,并且散发着神秘光芒的区域的话,那么说不定这就是真真空存在的预兆。

前面我们说了,如果出现真空衰变的话,我们目前是没有能力来阻止的,所能做的唯有祈祷,但其实我们也不用过于担忧。确实,当真空衰变开始膨胀之时,我们避无可避,但即使由于隧穿效应而出现了真真空小泡,有时候这个小泡可能也并不会膨胀,而是会很快消失,也就是说,或许在这个宇宙中,真空衰变随时都在发生,只不过它们都被扼杀在了摇篮之中。

我们知道,真空衰变是指真空状态变为比现在更低的能量态的现象,尽管发生真空衰变的区域,其能量确实很低,但在不同真空的交界区域,却拥有着非常高的能量。所以,如果最先因隧穿效应而发生真空衰变的区域过小的话,那么这个小泡的比表面积就会很大,也就是相对于真真空区域的体积来说,其交界处的面积所占的比例非常大,在这样的情况下,由于出现真空界面而增加的能量,有时候就会大于因真空衰变而减少的能量。如此一来,与其维持着真空衰变的区域,倒不如退回原有的真空更为划算,这样的总能量要更少,从而保持整体处在低能量状态,所以真真空小泡会消失。目前的研究认为,要使得出现的真真空小泡可以不断扩大,基本的条件就是形成真空衰变的区域的尺寸要足够大才行,在这样的情形下,比表面积足够小,因真空衰变而减少的能量就会大于出现真空界面而增加的能量,真空小泡就得以不断膨胀下去。

那么这个真空小泡至少要多大才可以呢?目前的观点是,至少要达到质子体积的100亿分之一,质子的半径只有1毫米的1万亿分之一左右,可见,要想形成一个不断扩大的真空衰变区域,并不需要特别大。万幸的是,基于基本粒子物理学理论的计算表明,在可观测宇宙的范围之内,产生这样一个大小的真真空小泡,并将整个宇宙吞噬几率,大约为10的554次方年才发生一次,尽管可能存在着好几个数量级的误差,但鉴于宇宙的年龄目前只有138亿年,所以,我们的世界应该不会很快被真真空小泡所吞噬。

当然了,需要清醒的是,目前的粒子物理标准模型,或许并不能解释宇宙中的所有现象,也就是说,在未来创建超越标准模型的新的粒子物理学理论的过程中,10的554次方年一遇的这一几率,也可能会发生很大的变动。

除此之外,还有一点也可能导致我们的预估存在很大偏差,这就是黑洞的影响。黑洞是什么就不用多说了,由于极其强大的引力,黑洞周围的空间被极度扭曲,而研究认为,弯曲的空间要比平坦的空间更容易发生真空衰变,这就好比是水中的气泡,弯曲、有拐角或变形的地方,显然要比光滑的地方更容易留住气泡,所以,黑洞周围可能是一个十分容易发生真空衰变的区域。当然了,由于发生真空衰变形成真真空小泡的区域十分之小,所以恒星黑洞或更大的超大质量黑洞周围,可能并不是真空衰变形成的理想之所,毕竟它们无法对空间进行如此精细化的操作。但是有一种黑洞显然是可以的,这就是形成于宇宙诞生之初的微型黑洞,一种观点认为,以原初微型黑洞为中心,会生成中心与黑洞一致的真真空小泡,而在黑洞因霍金辐射而蒸发之前,真空衰变可能就已经迅速扩散到了整个宇宙。也就是说,我们的宇宙已经发生过了真空衰变,今天的世界正是无数次真空衰变,或无数个真空衰变相互叠加后产物。

当然了,原初微型黑洞是否存在,目前还有很大的疑问,而就算存在原初微型黑洞,我们现在也无法知晓它们有多少,以及以微型黑洞为中心的真空衰变会以怎样的速率吞噬宇宙,甚至微型黑洞是否一定会引发真空衰变,目前也只是猜测。既然不知道,那就不知道吧,正所谓我不想知道我是怎么来的,我就想知道我是怎么没的。那么如果真的发生真空衰变,这个世界究竟会变成什么样呢?关于真空衰变,我们还有哪些疑问?请看下集《真空衰变:无尽的追问》。

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