宇宙，一样逃脱不了灭亡的过程，真空衰变中，也许宇宙正在解体，新的世界正在诞生。 首先，让我们把目光投射到138亿年前的那一次宇宙大爆炸，那次大爆炸，奔涌出了难以想象的能量，覆盖整个宇宙，包括物质的存在奠定的基础，我们的宇宙就此诞生。 此刻大家可以把早期的宇宙，想象成一个小气球，但它有着大爆炸的能量，所以它在数十亿年里，不断地膨胀。 观察显示，直到今天宇宙仍在膨胀，而且是加速膨胀的，这说明它几乎肯定起源于一个更紧凑的状态，也就是我们口中的宇宙大爆炸，这意味着时间确实有一个起点，但是宇宙会继续膨胀吗？ 回到我们刚刚说的气球的例子，如果气球持续膨胀，产生能量和空气，最终气球会因为变得太大而爆破。研究人员认为，在遥远的将来，宇宙也可能会发生同样的情况。 我们的古人，曾把宇宙当作一个巨大的生命体。如果真如此，那么那次的大爆炸就可以想象成，一个细胞卵或者一个胚胎，一个宇宙生命正破壳而出。而它几十亿年延续至今的不断膨胀，也就是它不断成长壮大的进程。 但是不管怎样，一切生命、一切事物都遵循着生老病死的规律，宇宙也一定存在着走到尽头或涅磐再生的时刻。那么，宇宙会以什么样的方式结束呢？关于宇宙如何终结，存在着几个理论，一些学术大咖研究者认为，宇宙要么坍缩，要么变小，甚至是衰变。难道宇宙开始＂内卷＂了吗？ 宇宙的终结会是解体吗？ 大结体理论在科学界已经流行了很多年，它的这个理论，就是说宇宙正在加速的膨胀，而随着时间的推移，宇宙的引力，会比它实际所包含的引力更强，最终就会导致星系、行星、恒星，甚至是黑洞的东分西裂。 大家也许会问，那会剩下什么呢？什么都没有！如果到时人类仍然存在，那么这个新的宇宙只不过是一个孤立的粒子。那么当宇宙变成孤立的粒子之后，接下来又会发生什么呢？ 有些人推理说，大解体，可能会带来另一次的大爆炸，可能宇宙本身就是毁灭和创造的循环过程。 宇宙的终结会是大冻结吗？ 大冻结，也被称为热寂，是关于宇宙终结方式的另一种假说，是所有宇宙终结方式中，最被广泛接受的模型之一。我们的宇宙，会不断减损它的热能，直到达到最大值。在末日到来之日，我们宇宙中的热量会被消耗殆尽，使得其它可用的能量不再有存在于空间。 简言之，宇宙会停止运动或者运动得非常缓慢。因此，就有冻结这个术语，而我们的宇宙将从有序走向无序，那基本上这种情况，会使得宇宙出现一个时期，宇宙中的所有物质无休止地膨胀着，直到所有的物质，最终达到一个统一的状态。 宇宙的终结会是大坍缩吗？ 而在我们末日理论的另一端，是宇宙可能会最终自我坍塌，让我回到刚刚我们说的这个气球的想法，假如气球没有爆破的话，而是放气的呢？ 在这种情形下，重力会成为主导力量，宇宙会在那个时刻，永远的停止膨胀，并随着时间不断的坍缩，甚至坍缩到了原来的起点。那么这又会带来什么呢？ 一片混乱，恒星、行星，其他的天体，甚至是其他的星系，会相互的碰撞，给我们的宇宙带来一个非常激烈的终结。所以说使其重新回到起点，这基本上就是探索理论的观点。 研究人员在高能物理学报上，发表了一篇文章中认为，这种内爆相变过程，可能已经在我们的宇宙中发生了。丹麦的研究人员将该过程描述为，一个水变成蒸汽的过程，文章里说，也许坍缩在宇宙的每个地方，已经开始了。也许此时此刻，就在发生坍缩，又或者它会在几十亿年后，开始于一个很远的地方。 宇宙坍缩 宇宙的终结会是真空衰变吗？ 那么，相较于前面提及的三种宇宙终结模式，现在的科学家，更关注的是真空衰变的方式。美国的天体物理学家萨特发表了一篇文章中提出，宇宙或以一种称为真空衰变的方式解体，而且宇宙有可能已经开始了其解体更新的过程。 当然，科学家们认为的这个真空衰变，并不可怕，因为这种解体的过程是从宇宙中的某个点启动，以光速扩散开来，所到之处，不仅是所有的物质解体，连时间都会解体，即使到了地球，人类根本也不会有任何感知。 不过科学家认为，解体并不意味着什么也没有，而是同时带来新的粒子，新的宇宙。因此，更准确地说，这是一种更新替代的过程。 真空衰变过程是什么呢？ 萨特是近年来很活跃的科学专栏作家、演说家，他善于把高端难懂的物理知识，用通俗的语言讲解给普通大众，因此广受欢迎。他在这篇文章里讲解了真空衰变的过程。 我们通常所谓的真空，其实并不是真的空，那么从物理学上看，就算我们把空间中的所有的物质都去除掉，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例子，而即便我们把这些非物质粒子也去除，实现了真正意义上的真空，那么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。我们要说的这个真空衰变，就与真空能有莫大的关系。 萨特说，要了解宇宙的稳定性，需要从相应变化地说起，在生活中，水烧开变成了蒸汽，水冷却又结冰，这都是物体上的相应变化。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汽，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。我们还是以水作为例子，水它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，处于最低的能量状态，那同样的道理，水之所以会凝结为冰，也是因为低于零摄氏度时，水分子之间有规则地连接在一起，这样的能量会较低。研究认为，这种向着低能量态转变的趋势，同样适于真空能。 神奇的量子场！ 科学家现在认为，量子场是构成这个宇宙的基础单元，每个例子，比如像是光子、电子，都是一个更基础的小量子场。无数的例子，无数的小量子场，构成遍布一切的大量子场，所有空间和时间，都泡在这个场里边，就像这个面包浸泡在橄榄油里面一样。 这些量子场之间的相互作用和沟通的方式，构成了我们所看到的，所认识到的规律世界，包括人们熟悉的粒子间四种基本的作用力，乃至整个物质空间的存在形式。 引力、弱核力、强核力和电磁力，是人们熟悉的四种基本作用力。宇宙中这四种基本力将宏观、微观的物质紧紧联系在一起。引力是有质量物体之间的相互作用力，非常的微弱，只在大质量物体上作用明显，是将星系、恒星系为系在一起的力量。 电磁力是作用于分子、原子及原子核之间的力量，决定着各种物质的内部性质，是我们能够感知和探测物质的基础。 弱力和强力则在原子核中发生作用，强力将夸克交接在质子和中子内部，又把质子和中子紧紧捆在一起，形成原子核，弱力则引起放射性的衰变。 在宇宙的诞生初期，随着宇宙的冷却和扩张，量子场出现了相应变化，四种力分别发挥着作用，使宇宙进入稳定的状态。有这些作用力，发展演化出这个宇宙中的各种物质，经过100多亿年，直到人们今天看到的这个宇宙，那么这个宇宙永远会处于这种稳定的状态吗？ 当然不会，在量子场的世界里，任何事情都可能发生。那么是谁在决定这种稳定呢？ 那近年来科学家发现，可以通过希格斯波色子的质量，来勘探量子场的稳定性。那么什么是希格斯波色子呢？ 希格斯波色子的前世今生 1964年，英国的物理学家彼得-希格斯，发表了一篇学术理论文章，提出一种力磁场的存在，预测一种能吸引其他粒子，进而产生质量的玻色子的存在。他认为这种波色子的，物质的质量之源，是电子和夸克等形成质量基础，其他粒子在这种粒子形成的场中，游弋并产生惯性，进而形成质量，构筑成大千世界。 2013年通过欧洲大型强子对撞机实验，初步确认已经发现了希格斯粒子。欧洲的核研究组织宣布，发现一种与上帝粒子一致的亚原子粒子。这种理论中的粒子，后来被别人以希格斯波色子的名称命名，外号上帝粒子。希格斯本人也因此荣获诺贝尔奖。 对撞机 希格斯波色子与空间中的物体的质量的形成有关，那么有了质量，粒子才会结合为原子，有了原子才会有分子，有了分子才能有物体。 因此，希格斯粒子，被认为是一种形塑了世界万物的例子，没有它，就没有人们所见到的世界。可能这就是为什么它会被赞誉为上帝粒子的原因。 上个世纪60年代，英国的物理学家彼得希格斯，开始尝试研究，物质拥有质量的根本原因。需要知道的是，质量不只简单地代表，物体所含的物质的量，它的另一个意义在于物体获得加速度的难度。 举个例子，一辆较重的大卡车，要刹车或加速，肯定会比一辆较轻的小轿车困难得多，用的时间长，需要的能量也大，加速的难度越大，质量就越大。 据说希格斯在一次野外散步的时候，突发奇想，认为空间就像水，水中的物体在运动时，会遇到阻力，让运动而变得困难。那么相应的粒子，穿行于空间中也应该承受某种阻碍，使其需要有所付出才能获得加速度，那么在这个宏观世界中体现为质量。空间中的这种使物质获得质量的机制被称作希格斯场。 理论物理学家布莱恩-葛林，曾经提到过一个非常有意思的比喻，说可以把希格斯场想象成为一个狗仔队，把空间中的各种物质看作是明星，狗仔队看见名下就会一拥上前，将其团团围住，而明星则必须要使劲儿，往前挤才能逃走。明星挤得越费劲，与狗仔队的互动就越多，受到的阻碍就越大。当然也从侧面说明明星的名气就越大。 演员们的名气就等价于物质的质量，由于演员的名气有大有小，那相应的不同物质基本粒子的质量，也各不相同。比如光子的静止质量是零，因此光能以理论上空间中的最快速度运动。 近年来，科学家发现可以通过希格斯波色子的质量，来勘探量子场的稳定性。他们认为在量子物理学上，一个粒子的质量越大，它就越不稳定，大质量粒子，容易衰变成轻粒子。所以，如果希格斯波色子的质量很大，它就不稳定，那么有一天，它就会衰变成其它的物质。 那如果希格斯波色子的质量足够小，它存在的时间，就会很久。现在科学家测量到希格斯波色子的质量，是处于很稳定和看似有些不稳定之间，科学家把这个称为亚稳态，意思就是现在是稳定的，但是一旦某些情况出现了变化，它将会快速的衰变。 这个测量的结果，就能解释物理学家在本文提出的观点，目前宇宙的量子场可能会在稳定几百亿年，但是也可能已经开始在经历相应的变化。那么将会是怎样的变化呢？ 萨特认为，只要在宇宙任何地方，出现某种细微的搅动，希格斯波色子就会开始衰变，于是，基础的量子场将自动形成一种新的更稳定的结构。这个更新后的空间，将以光速在宇宙中扩展，所到之处，替换掉所有的旧的宇宙空间。 科学家给这个过程起的全名叫做伪真空衰变，伪的意思就是说，这个宇宙不是真的真空。真的真空应该很稳定，而伪真空，有一天突然就可能出现衰变更新，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，我们现在的宇宙中的真空，也会像水结成冰那样，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。等到科学家探测到确凿的证据，说明相应变化已经启动的时候，说明宇宙早就开始更新了。 那么新宇宙是什么样子的呢？科学家表示现在不知道，有可能和现在差不多，有可能里面暗能量的特性有了些变化，也可能里面中微子的特性有一些变化，甚至可能完全和之前的宇宙不一样，有全新的其他作用力，物质场和物质粒子，没有人能够预知结果。 从古至今，人类在夜里仰望星空，对于璀璨的星辰，保持着敬畏的心。中华文化中，有一个非常重要的理念叫做天人合一，认为天象变化必然影响着人世间的历史兴衰，人应该顺天意而行，孔子把它称作礼，墨子把它称作法，老子把它称作＂道＂！