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物理学家给宇宙算过很多种结局,其中一种最安静,最彻底,也最让人绝望。某一天,宇宙

物理学家给宇宙算过很多种结局,其中一种最安静,最彻底,也最让人绝望。

某一天,宇宙某个角落冒出一个小气泡。它以接近光速向四周扩张,所到之处,粒子的性质、力的规则全部改写。你看不到它来,因为它的边界几乎和光一样快。等它扫过地球,原子、分子、你和我,都会在一瞬间失去存在的物理基础。

这个设想叫假真空衰变,出自粒子物理最核心的那套理论。

好消息是,一项发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》(Journal of Cosmology and Astroparticle Physics)上的新研究,找到了一个可能让宇宙躲过这一劫的机制。研究者说,宇宙也许被锁住了,想变也变不了。

要说清楚这场灾变为什么会发生,得从希格斯场讲起。

希格斯场弥漫在整个宇宙里。电子之类的基本粒子在里面穿行,和它发生相互作用,才有了质量。没有它,这些粒子就没有质量,原子也搭不起来。

2012年希格斯玻色子被找到后,物理学家用测得的质量去推算希格斯场的能量状态,结果发现,我们所在的宇宙未必处在能量最低、最稳定的状态。

论文合作者、美国雪城大学博士后研究员格雷戈里·卡普拉内克(Gregory Kaplanek)打了个比方。设想一片起伏的山地,有高有低,许多山谷彼此隔开。一个小球代表场的状态,每个山谷代表一种可能的“真空”。

我们的宇宙,就是一颗停在某个山谷底部的小球。它待得很安稳,看起来哪儿也不会去。可隔着一座山,还有一个更深的山谷。小球所在的这个浅谷叫假真空,那个更深的谷叫真真空。

在日常世界里,这根本不算威胁。小球没力气翻山,就只能一直待着。

量子世界的规矩不一样。在那里,小球不必翻过山顶,它有一定概率直接从山体里“穿”过去,出现在另一边。这叫量子隧穿,听着像穿墙术,却是实验里反复验证过的真实现象,手机的存储芯片里每天都在发生。

如果宇宙某处的希格斯场完成了这样一次隧穿,掉进更深的山谷,那里就成了真真空。它会以接近光速向外扩张,也就是开头那个末日气泡。卡普拉内克说,这会让粒子和力的性质发生剧变,从根本上改变我们所知的宇宙。

所以,物理学家很想知道:有没有什么机制,能让一个假真空稳住?

这项研究的第一作者是英国朴次茅斯大学的物理学家罗布森·克里斯蒂(Robson Christie)。他和卡普拉内克抓住了一个以往常被忽略的事实:量子场从来不是孤零零存在的。它周围总有别的东西,总在和环境打交道。

量子系统和环境打交道多了,会发生一件事,叫退相干。量子世界里那些奇特的本事,比如同时处于多种状态、穿墙,会在和环境的不断碰撞中被一点点磨掉。系统越来越像日常世界里的普通物体,规规矩矩,不再神出鬼没。

团队把模型放在一个急剧膨胀的空间里计算。这个设定参照的是暴胀,也就是宇宙诞生后极短时间内经历的一次急剧膨胀。他们想看看,在那样的环境里,量子场的隧穿能力会怎样。

计算结果显示,退相干会压住场的隧穿能力。

具体落到哪个山谷,要看场有多“重”。克里斯蒂解释,如果这个场的质量相对于宇宙膨胀的速度更重,宇宙很可能最终落进真真空。如果更轻,系统就跟不上环境的变化,大概率会停在某个假真空里。

关键在后半句。无论落在哪里,退相干都会帮忙把它锁死在原地。研究团队把这种状态称为宇宙锁定。

锁住宇宙的,是一个名字取自古希腊的效应:量子芝诺效应。

2000多年前,古希腊哲学家芝诺提出过一个悖论:一支飞行的箭,在每一个瞬间都停在某个位置上,所以它其实没有动。这在日常世界里是诡辩,在量子世界里却有几分真实。一个量子系统如果被持续观测,就很难从一种状态跳到另一种状态。盯得越紧,它越动不了。

宇宙里没人拿仪器盯着希格斯场,这个“观测”由环境自己完成。卡普拉内克说,环境实际上扮演了一台持续运转的监视器,场的状态信息不断通过相互作用流进周围的环境里。

一个被时时刻刻“看着”的量子场,就很难完成那次穿墙。

研究团队在雪城大学发布的声明中说:“这一结果并不能证明宇宙当前的状态会永远保持稳定,也不能确定希格斯场最终发生衰变的具体可能性。”

这个模型考虑了以前被忽略的因素,但它仍是简化版本。宇宙膨胀速度会随时间变化,场自身也会产生引力影响,这些都还没算进去。

至于这个机制此刻是否真的在保护我们的宇宙,卡普拉内克说,这超出了这项研究的范围,要回答它,需要一个现实得多的计算。

眼下能确定的是,物理学家手里多了一种可能:一个看似随时会塌的宇宙,也许正被它自己的环境牢牢按在原地。

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图为宇宙终结的艺术想象图,图源:Max100ka via Shutterstock

信源:Lee, Gayoung. "A Quantum Bubble Could End Reality as We Know It. Here’s Why It (Probably) Won’t." Gizmodo, 6 Oct. 2026

评论列表

伊洛
伊洛 1
2026-10-07 17:00
也许,奇点所在的母宇宙是真真空。奇点|因臌胀而形成了子空间为假真空。 奇点爆发而膨胀,也可以视为母宇宙对子宇宙施加负压。子宇宙臌胀边缘达三四倍光速,明显不是奇点爆发力所致,是母宇宙施加负压所致。爆发抛物,物之速度会越来越慢,无机会超光速。因此,说奇点导致子宇宙大爆炸膨胀不合适、不准确。 母宇宙里有啥?未知。奇点如何在母宇宙形成?未知。生成奇点后,母宇宙负压可以确定。生成奇点后,母宇宙还剩啥?不确定。生成奇点后,母宇宙无热寂现象,可以确定。 热寂适不适用母宇宙,无法确定。 母宇宙中存不存在量子场的隧穿,不确定。 揭示奇点、母宇宙,需找到存在140亿年的星体、物质、能量。140亿年,不是准确数字,不同环境下,时间的标准不一样。