科学家:宇宙或许已开始解体和更新过程

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【新唐人北京时间2022年02月19日讯】美国天体物理学家萨特(Paul Sutter)近期在space.com发表的一篇文章提出了宇宙会以一种称为“真空衰变”(vacuum decay)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。

科学家以前提出过几种宇宙解体的可能方式,比如大撕裂、坍缩,现在一些学者比较关注“真空衰变”的方式。但是科学家设想这并不可怕,认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,连时间都要解体。

到了地球这儿,人类根本没有任何感觉已经被解体。不过,科学家认为,解体并不意味着什么也没有了,而是同时再造新的粒子、新的宇宙,因此更准确地说,他们描述这是宇宙的一种“相位变化”(phase transition)的过程,或者说是一种更新替代的过程。

萨特是近年来很活跃的科学专栏作家、演说家。他擅于把高端、难懂的物理知识用通俗的语言讲解给普罗大众,因此广受欢迎。他在新发表的这篇文章里讲解了“真空衰变”的过程。

萨特说,要了解宇宙的稳定性,先要从“相位变化”的概念说起。在生活中,水烧开变成蒸汽、水冷却又结冰,这都是物体的“相位变化”。在量子场领域,相位变化的概念就相对难理解一些。

科学家现在认为量子场是构成这个宇宙的基础单元。每个粒子,比如光子、电子都是一个更基础的量子场在这个空间的体现形式。所有的空间和时间都泡在这个场里面,就像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方式,构成了这个空间物质性的体现——包括人们熟悉的粒子间四种基本作用力、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,可是在宇宙诞生初期,它们是统一的一个概念,随着宇宙的冷却和扩张,量子场出现了“相位变化”,导致这些作用力分成四种。听上去很复杂?萨特说,这个过程在大爆炸之后不到一秒的时间内就完成,之后,宇宙进入“稳定”的状态,由这些作用力发展、演化出这个宇宙中的各种物质,经过一百多亿年,直到人们今天看到的这个宇宙。

这个宇宙永远会处于这样“稳定”的状态吗?当然不会,萨特说,在量子场的世界里,任何事情都可能发生。

近年来,科学家发现可以通过希格斯玻色子(Higgs boson)的质量探查量子场的稳定性。他们认为,玻色子的存在才使得电磁力和弱作用力分开成为两种作用力,也就是说如果没有希格斯玻色子,这两种作用力又会合并成一种作用力。

在量子物理学上,一个粒子的质量越大,它越不稳定。大质量粒子容易衰变成轻粒子。所以,如果希格斯玻色子质量很大,它就不稳定,有一天它就会衰变成其它物质。如果希格斯玻色子质量足够小,它存在的时间就会很久。

现在,科学家测量到希格斯玻色子的质量处于“很稳定”和“看似有些不稳定”之间。科学家把这称为“亚稳态”(metastable),意即现在是稳定的,但是一旦某些情况出现变化,它将快速衰变。

这个测量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再稳定几百亿年,但是也可能已经开始在经历相位的变化。怎样的变化呢?

萨特说:“只要在宇宙任何地方出现某种细微的搅动,希格斯玻色子就开始衰变,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”(false vacuum decay)。“伪”的意思是说这个宇宙不是“真的”真空,真的真空应该很稳定,而伪真空则有一天突然就可能出现衰变、更新。

萨特说,等到科学家探测到确凿证据说明“相位变化”已经启动的时候,这个宇宙早就开始更新了。

“新宇宙”是什么样子呢?科学家现在不知道。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了变化;甚至可能完全和旧宇宙不一样,有全新的其它作用力、物质场和物质粒子。没人能够预知结果。

(转自大纪元/责任编辑:叶萍)

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