真空不稳定
真空是不稳定的,处于高能级上的量子总要向低能级跃迁,这就是真空衰变的本质。
1980年,物理学家西德尼·科尔曼(Sidney Colemam)和弗兰克·德卢西亚(Frank De Luccia)发表了一篇新奇的文章,它以平淡无奇的标题"引力效应和真空衰变"刊登在《物理评论》杂志上。他们所指的真空不仅仅是空无一物的空间,而且是量子物理的真空态。在我们看来也许是空无一物的真空,实际上怎样沸腾着极短暂的量子活动,幽灵般的虚粒子出现、传播又再次消失,就像是一场随便闹着玩的游戏。
前面已经提到过这种真空状态也许不是唯一的,可以存在多种量子状态,每一种看上去都像是空无一物,但却不同程度地经历着量子活动,与此相联系的就有不同的能量。高能态往往要向低能态衰变,这是量子物理学中一条完全确证的原理。例如,一个原子可以取一定范围内的若干种激发态,但这些激发态都是不稳定的,原子会力图向最低能态即"基"态衰变,这个基态才是稳定的。同样,一种激发真空态也会力图向最低能态即"真"真空态衰变。……我们假定,宇宙的现有状态对应着真真空态。这就是说,在所有可能的能态中今天的空间是最低能量的真空态。但是,对于这一点我们有把握吗?科尔曼和德卢西亚考虑了一种令人恐惧的可能性,即真空态实际上也许不是"真"真空而是一种有相当长寿命的亚稳态,这也就是另一种伪真空,它一直在以一种伪装的安全感哄骗我们,因为它已经延续了几十亿年。我们知道许多量子系统。如铀核,它的半衰期为几十亿年。能够想象真空态会属于这一类型吗?科尔曼和德卢西亚在文章中所提到的真空"衰变"涉及到一场大灾难的可能性,即真空态也许会突然终止,把宇宙扔进一个更小更低的能态,同时给我们(以及所有别的事物)带来悲惨的结局。
以下为物理描述
科尔曼和德卢西亚用数学方法对真空衰变进行了模拟,以找到这种现象出现的方式。他们发现,衰变开始出现时的空间位置是随机的,它表现为一个"真"真空小泡,四周被不稳定的"伪"真空所包围。这个小泡一旦成核,就很快的膨胀,膨胀速度迅速趋进光速。越来越大的伪真空区域被它所吞灭,同时转变成真真空。这两种状态的能量差也许会达到非常大的程度,它集中在泡壁上,并扫过整个宇宙,同时也把它在前进道路上所遇到的一切事物统统毁灭掉。
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