宇宙的自我毁灭——真空衰变(vacuum decay)
1.为解释宇宙如何自我毁灭,需理解两个概念/原则
①能级(energy levels)
这是物理学的一个核心思想:万物都有一个能级。能级越高,体系中的能量就越多。例如一块木头就拥有较高的能级,它可以燃烧,这一过程释放出存储在其化学建中的化学能,转化为热,烧完的灰烬所处的能级就低于原先的木头。
②.稳定性(stability)
宇宙万物皆倾向于基态发展(ground state)——从高能级走向低能级。所谓基态就是完全稳定的状态,有着可能的最低能量。例如,斜坡顶端的小球是不稳定的,因为有较大的势能,当其受到扰动滚至坡底时,势能丧失,达到基态,并且很稳定,保持该状态很久。
2.宇宙万物皆遵循这两个原则,如果某物拥有许多能量,它是不稳定的,会倾向于摆脱不稳定的状态滑向稳定状态,并达到基态。这适用于任何系统,即便是量子物理世界。
如果我们当前对物理学的理解是正确的话,宇宙就是从量子领域获得其性质。量子定律规定了粒子如何行为和相互作用。与宇宙万物一样,量子也倾向于处在可能的最低能级——真空状态(vacuum state),然后我们会说量子场达到了它们的真空状态(最低能态)。但希格斯场可能除外。希格斯场有可能不处于稳定态,而是亚稳态(metastable)——一种貌似为稳定但实际不是的状态。这是一个假真空(false vacuum)。希格斯场赋予粒子质量,这几乎规定了宇宙万物如何相互作用。
3.如果希格斯场是一个假真空会怎样?
以小球作例,处于坡底的小球看似处于最低能态,但很有可能前面还有一个更深的斜坡在等着它,也就意味着它其实并非处于最低能态,而是有势能等待释放。

希格斯场就像一块木头浸泡在汽油中,等待点燃宇宙。诸如量子隧穿这样的随机火花可释放希格斯场的势能,这可能发生在任何时候,并且毫无征兆。如果在空间中的任意一点,这种所谓的真空衰变开始,将不会回头。
随着希格斯场滑入低能量状态,它将释放出大量的势能,这种能量使周围的空间越过能垒,释放出更多的势能。一个新的稳定希格斯场球体或者真真空会以光速朝所有方向生长。这个被能量包围的球体将吞噬它所接触的一切,所及之处,皆化为乌有。这个泡泡将会永远持续生长,消除在它增生长之路上的宇宙,而这一切无法预警,因为发生的太快了,我们无可奈何。我们的毁灭将会是一瞬间的。
实际上还会变得更糟,如果希格斯场的能级改变,物理学将会全部改变。在这种真真空的球体中,标准模型将会被推翻,被我们所不知的其他物理学取代,我们将不知道基本粒子如何行为、原子如何结合在一起、化学物质如何反应。
真空衰变不只是毁灭生命,它也会毁灭化学本身,使我们所知的生命不可能存在。
4.但就当前而言,假真空是基于对目前粒子物理学的理解而做出的推测,这种理解可能是错的。目前。没有人清楚真空衰变是真的事实,还是只是一个可怕的想法。但是,即使一个或多个死亡球体已经开始膨胀,宇宙很大,它们可能要在数十亿年之后才回到达我们这里。如果距离足够远,由于宇宙本身膨胀的缘故,那它们可能永远也无法触及我们。(可是确定希格斯场真空衰变不会改变宇宙膨胀的属性吗?暗能量、暴涨场不会因此受影响?)
