 圖源：unsplash 科學(xué)有其可怕的一面。基礎(chǔ)物理學(xué)是我們理解宇宙的基石，一個可怕的死神正潛伏在其深處，隨時可能毀滅一切。當(dāng)深入研究虛假真空衰減的恐怖世界時，結(jié)果很可能令你心驚。 想象一下如果物理學(xué)突然改變了，組成你身體的原子內(nèi)的夸克突然想要以一系列不同的規(guī)則和力量運轉(zhuǎn)。這不僅僅是有點刺激，還會抹去所有的化學(xué)和生物學(xué)。生命、化學(xué)物質(zhì)、原子、太陽系、星系都不復(fù)存在了，宇宙將真實地終結(jié)。這聽起來像是什么超級惡棍的末日裝置的后果，但這實際上是一個標(biāo)準(zhǔn)模型的真實預(yù)測。簡而言之，宇宙并不像我們曾以為的那樣穩(wěn)定。 可怕的物理夸克從何而來呢？它起源于能量和穩(wěn)定性兩個基本原理，以及他們對于宇宙中一個不尋常的力場的影響。 據(jù)愛因斯坦說，一切事物都具有能量，甚至質(zhì)量本身也是能量（E=mc2）。但是宇宙中的一切物質(zhì)都想要失去所具有的能量，并達到盡可能低的能量狀態(tài)。比如說，咖啡冷卻失去熱能，自行車奔下山坡的時候失去重力勢能。 這是一個所有事物都遵守的宇宙法則。所以一切事物都想要到達最低也因此是最穩(wěn)定的能量狀態(tài)。當(dāng)然，有時為了釋放能量需要一個推動力，就像放煙花需要火花點燃一樣，但是最終都會到達其最低狀態(tài)。記住釋放能量所需的推動力對于之后至關(guān)重要。 然后我們就來到了不尋常力場。在粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中，有基本粒子，即夸克、μ子、Gluons、光子等。但是我們也有四個力場，這些力場在這些粒子之間攜帶力量，即強核、弱核、電磁和引力。但是有一個奇怪的第五力場起了重要作用，叫做希格斯場（Higgs場）。 帶有希格斯玻色子的希格斯場給了粒子質(zhì)量。它與重力無關(guān)卻產(chǎn)生慣性。你有沒有嘗試過通過推動汽車在平面上移動？希格斯玻色子以及希格斯場產(chǎn)生了反推你的“力量”，阻止你移動車往前走，也就是慣性。 但希格斯場的數(shù)學(xué)產(chǎn)生了一些可怕的東西。為了使希格斯場以及希格斯玻色子正常運轉(zhuǎn)，希格斯能量需要保持一個高水平。就像需要很深的水才能產(chǎn)生很大的波浪一樣，沒有很深的水（即場中的高能量）就不能產(chǎn)生大的浪花（也就是希格斯玻色子），這導(dǎo)致一些粒子物理學(xué)家認(rèn)為希格斯場可能是“亞穩(wěn)態(tài)”或在假真空中。 亞穩(wěn)態(tài)或假真空意味著一些東西看似穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，但在現(xiàn)實中并非如此。讓我們回想一下煙火，握在手里的時候似乎是穩(wěn)定的。你可以把它扔了，它不會消失。但是如果你給保險絲一點熱量，它就會引爆然后釋放出里面所有的能量，一旦燒壞就會降低到一個更低更穩(wěn)定的能量層。 所以，在煙火點燃之前，你可以稱之為亞穩(wěn)態(tài)或假真空。然后一旦燒起來，它就變得穩(wěn)定，或者在一個真正的真空之中。 這與這里的實際真空無關(guān)，只是物理學(xué)家不擅長命名這些事物，涉及粒子和力時尤甚。假真空可能就是高能量希格斯場的問題所在。我們可能陷入一種假穩(wěn)定感之中，而只需要一點點推力就可以把它推到邊緣，釋放其所有能量。  希格斯場假真空——WIKICC 你可以在上面的圖表中看到這一現(xiàn)象。希格斯場可以在較高的能谷中捕獲到，但只需一點推動力就可以克服谷峰并進入較低谷峰。這就是為什么這個世界末日被稱為假真空衰退了，因為希格斯場從假真空衰退至真真空了。 所以希格斯場如果越過邊緣就可以釋放出大量的能量。聽起來不太像是個問題對吧？畢竟，如何提高力場的能量水平呢？即使是能量釋放了一下，也不會是個多大的問題吧？錯。 使希格斯場至較低的水平可能比較簡單，因為它可能自己完成這一切！此外，釋放的能量是我們最不用擔(dān)心的，因為這件事會導(dǎo)致所有的物理爆炸。我們不需要更多的能量使希格斯場處于兩個穩(wěn)定點的谷峰上。物理學(xué)上的另一個怪癖可以做到這一點，我們只需穿過“谷峰”的量子隧道的磁場。 在量子物理中，粒子不是絕對點，而是一個模糊的概率區(qū)域。只有當(dāng)我們觀察到一個粒子時我們才能固定它的位置，直到那時才會出現(xiàn)在概率區(qū)域內(nèi)。這個領(lǐng)域在技術(shù)上涵蓋了整個宇宙，但指數(shù)可能下降，你走得更遠(yuǎn)。 因此，你能夠在堅固的墻的一面觀察到一個粒子然后再觀察，它就會出現(xiàn)在墻的另一面。粒子移動那個長度的可能性很小很小，想要找到它之前的位置很可能非常困難。在這個奇怪的傳送過程中，就像粒子沒有穿過墻壁一樣，它只是出現(xiàn)在一個不可能的地方。這種效應(yīng)被稱為量子隧道，每個粒子都能經(jīng)歷這種可能性下的傳送。 的確，這也有可能發(fā)生在大型物體上。從技術(shù)上講，你可以立馬被量子概率傳送到埃菲爾鐵塔頂端。不過機會非常渺茫，你可能需要等很長時間。就像比宇宙長幾個數(shù)量級的宇宙會一直存在直至被自身溫度熱死。這是假設(shè)假真空衰退不會先發(fā)生……量子物理使思維扭曲，不是嗎！ 相同的事會發(fā)生在希格斯場中。使量子隧道跨越“谷峰”的能量水平造成了亞穩(wěn)態(tài)。因此，不用任何額外的能量促進，希格斯場就可以穿過“谷峰”，到達更低的能量狀態(tài)，釋放所有被壓抑的能量，釋放世界末日。然而這種量子隧道事件的可能性是非常小的。  圖源：unsplash 希格斯場的一個部分做這件事不是什么大問題，但是力場不是這樣工作的。相反，這種能量的下降會擴散到希格斯場，會造成一個假真空衰減球體以光速從量子軌道事件中出去。要記得，希格斯場覆蓋了整個宇宙。這意味著釋放的能量水平將會是巨大的，這場破壞的波陣面將極其巨大且充滿能量。 所以至少，你不會看到這場破壞的到來，因為它將以光速進行。但是，這也是真正令人恐怖的事，因為物理學(xué)從根本上無法改變。 希格斯場和希格斯粒子對顆粒的影響對于原子如何形成和重力如何作用至關(guān)重要。這就意味著在改變的希格斯場的作用下，原子將會分離，重力將會永遠(yuǎn)改變。這將會結(jié)束一切化科學(xué)和整個宇宙。宇宙實際上已經(jīng)結(jié)束或者改變了太多，以至自然法則不允許任何類似于宇宙這樣我們可以居住的地方了存在了。 所以你不僅看不到其到來，而且它也可能是最快的死亡，因為你的原子將會以光速解體。這會是一種快速無痛的死亡，我不確定有多么舒服，但是可能會比較糟糕，至少不是一個漫長、緩慢、痛苦的啟示錄。 所以你可以看見，這種存在的厄運潛伏在一種基本力量，這種力量幫助我們建立奇妙的宇宙。這可以發(fā)生在任何時間，任何地點，它所需要的只是一次偶然的量子事件，然后一切都會終結(jié)。 這種想法及其可怕，對宇宙的恐懼本身就是一種怪誕的想法。我們真的應(yīng)該畏懼物理的死神嗎？是也不是。事實是我們不知道關(guān)于希格斯場的一切，甚至過去發(fā)生過的最糟糕的事，它可能不是宇宙的終結(jié)，甚至不會影響到我們。 首先，實際上我們不知道希格斯場是否有更低的能量狀態(tài)。在其所處水平，這個場可能會非常穩(wěn)定，處于這么奇怪的高能量水平有一個不同的原因。 這可能指向了當(dāng)前粒子物理理論中的一個深刻缺陷。標(biāo)準(zhǔn)模型，描述所有粒子及其相互作用的理論，是我們所能想到的最好的也是差的理論。它經(jīng)歷了數(shù)萬億次測量，最終證明其工作出色并且在所有預(yù)測粒子實驗中十分精確。然而，它不能很好地解釋重力以及中性粒細(xì)胞。所以，這個完美的理論似乎有一些明顯的漏洞。 希格斯場的高能量狀態(tài)會成為標(biāo)準(zhǔn)模型費力解釋的另一個現(xiàn)象嗎？會讓我們思考這里會存在一個更低更穩(wěn)定的狀態(tài)嗎？當(dāng)然有可能。也有可能希格斯場陷入了穩(wěn)定性的錯覺。但是即便如此，我們也不必過于擔(dān)心，因為有量子隧道的極微小的機會以及更多的量子的離奇事件。 量子隧道事件將希格斯場推到邊緣的可能性是未知的，它可能會非常小，也很有可能因從未發(fā)生而令人驚訝。但是我們猜想這是不可能的，宇宙已有近140億年的歷史，而且還沒有結(jié)束，從這個事實中我們就可以簡單得出。  圖源：unsplash 就這一點來看，如果宇宙明天終結(jié)，那么希格斯場量子軌道事件發(fā)生在某一天的概率是5.11x1?11分之一。這件事就像在一年中的兩次不同的風(fēng)暴中被閃電擊中兩次一樣奇怪。據(jù)我所知，這在人類歷史上從未發(fā)生過。 但不能靠宇宙的年齡猜想一個概率。如果真的考慮物理，這樣事件的概率可能會小很多個數(shù)量級。我們不確定因為我們不知道產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)的“谷峰”多大，但是很可能是很大。這意味著宇宙可能在明天終結(jié)，或者再活1000億年。 根據(jù)純數(shù)據(jù)，你無需擔(dān)心。宇宙已經(jīng)存在了138億年，并且沒有發(fā)生這么大的災(zāi)難，所以筆者確定宇宙還能持續(xù)更久。但是如果我們錯了怎么辦？如果“谷峰”更小而使量子隧道時間的發(fā)生概率更高了怎么辦？筆者想起了第二個不必?fù)?dān)心的理由。 如果量子物理的多世界解釋是準(zhǔn)確的，那么我們無需擔(dān)心了因為量子永存。 量子事件實際是一個有不同后果可能性的隨機事件。如果有無限多的宇宙，那么一定有無限多個相同的宇宙。量子事件發(fā)生的時候，它把所有的宇宙分離開，一些宇宙會經(jīng)歷一種后果，而其他的經(jīng)歷另一種。而你不能觀察有量子事件的宇宙，量子事件會殺了你，你將只能經(jīng)歷你生活的宇宙。 有點復(fù)雜，讓我們用薛定諤的貓來解釋一下吧。  沒有貓在“薛定諤的貓”實驗中受到傷害 薛定諤通過一個思想實驗解釋了量子事件。他說如果你把一只貓放進一個有毒的盒子里，這些毒是由量子事件釋放的，然后密封箱子，那么對于盒子外的觀察者來說貓既是死的又是活的，又稱處于疊加中。直到你觀察到了貓才能確定它死了還是活著，但是直到你觀察到之前，這只貓都有兩種可能。 多世界解釋表示，這是因為有無限量相同的宇宙。在一些宇宙里面貓死了，在一些宇宙里面貓活著。只有觀察貓的時候，你才能確定你在哪個宇宙分支里。 在這種無限的情況下，從貓的角度來看，發(fā)生了一些奇怪的事情。貓不能觀察到一個它死在其中的宇宙，只能觀察到一個它在其中活著的宇宙。所以貓不會經(jīng)歷釋放出的毒藥，就會永遠(yuǎn)活著。這被稱為量子永生，只要致你死亡的事情和量子事件聯(lián)系起來，你就不會被殺！只要量子機械學(xué)的多世界解釋是對的。 在假真空衰減的情況下，量子隧道事件是觸發(fā)器。因此，如果多世界的解釋是正確的，無論可能性多么大，我們都不會再經(jīng)歷衰減到更低能量狀態(tài)的希格斯場了。它將永遠(yuǎn)不會構(gòu)成威脅。  圖源：unsplash 這意味著我們將為帶來厄運的量子物理的怪癖所拯救，這是量子事件的概率結(jié)果。我們所需要的只有無限數(shù)量的宇宙。要求不多對吧？沒錯，宇宙有可能于明天終結(jié)，希格斯場將會坍塌到較低的能量狀態(tài)，使得組成你的原子無效。但同樣還有很多它不會發(fā)生的原因。 筆者認(rèn)為掌握虛假真空知識最好的方法就是把每天都活得好像最后一天一樣。所以享受生活吧，同時不要忘記，由于深深隱藏在粒子物理學(xué)中的死神，宇宙有可能于明天終結(jié)。  如轉(zhuǎn)載，請后臺留言，遵守轉(zhuǎn)載規(guī)范 |
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