真空衰变，真正的宇宙级灾难，它到底有多可怕？

真空衰变

真空衰变（Vacuum decay）是物理学家根据量子场论推测出的一种宇宙中可能会发生的现象，这种现象被称为真正的宇宙级灾难，它到底有多可怕呢？简单来讲就是，真空衰变一旦发生，就会以光速向周围扩张，其所过之处，已知的所有物质结构都会崩溃。

想要知道真空衰变具体是怎么回事，我们需要先来简单了解一下量子场论，根据该理论的描述，场是比粒子更基本的物质状态，任何粒子都是场的量子激发，每一种粒子都有自己相应的场，这些场在充满了整个宇宙，即使是宇宙真空也不例外，只不过在真空之中，这些场都是“基态场”，也就是能量状态最低的场。

然而物理学家却发现，“希格斯场”（Higgs field）似乎是个例外。

简单来讲，“希格斯场”在宇宙空间中无处不在，当某些基本粒子与它发生相互作用时，就被赋予了质量，该理论由物理学家彼得.希格斯（Peter Higgs）于1964年提出，2012年，欧洲核子研究中心（CERN）发现了由“希格斯场”产生的“希格斯玻色子”（Higgs boson），从而为该理论提供了实验支持。

物理学家对“希格斯玻色子”的质量进行了测定，得出其最佳测定值约为125.18GeV，在此基础上，物理学家结合了标准模型中最重基本粒子的——“顶夸克”（Top quark）的质量，计算出了“希格斯场”的能量曲线，结果表明，现在宇宙真空中的“希格斯场”，其能量状态并未处于该曲线的最低点。

这就意味着，现在的宇宙真空并不是处于能量最低状态，而处于一种亚稳定状态，也正是因为如此，物理学家才会推测宇宙中有可能会发生真空衰变。

为什么呢？因为“能量最低原理”，该原理可以简单地描述为：任何物理系统都会自发地趋向于更稳定的状态，而由于一个物理系统的能量越低，其状态就越稳定，因此任何物理系统都会自发地趋向于能量最低的状态。
举个例子，假如我们将一个小球放在一个斜坡上，那么此时这个小球所具备的势能，就会比它位于这个斜坡底部的势能更高，在这种情况下，它就会自发地趋向于滚落到这个斜坡的底部。

物理学家认为，如果现在的宇宙真空并不是处于能量最低状态，那它就应该被称为“伪真空”（False vacuum），与之对应的则是处于能量最低状态的“真正的真空”（Ture vacuum），由于“能量最低原理”适用于宇宙万物，因此“伪真空”就会自发地趋向于向“真正的真空”跃迁。

实际上，这种“伪真空”向“真正的真空”跃迁的过程，就被称为真空衰变。那现在的宇宙为什么没有发生真空衰变呢？物理学家推测，应该是有某种“能量势垒”的阻止。

为方便理解，我们可以将“伪真空”想象在那个被放在斜坡上的小球，尽管它会自发地趋向于滚落到这个斜坡的底部，但由于有某种障碍物的阻挡，它就被“卡”住了，于是它就会处于一种亚稳定状态，而这个“卡”住它的障碍物，其实就可以认为是一种“能量势垒”。

显而易见的是，如果我们给这个小球输入足够多的能量，那它就可以越过“卡”住自己的障碍物，进而真正地向斜坡的底部滚落，同样的道理，如果“伪真空”里被注入了足够多的能量，那它也能突破“能量势垒”，于是真空衰变就发生了。

根据物理学家的计算，在“伪真空”向“真正的真空”跃迁的过程中，其释放出的能量，足以令其周围的“伪真空”也能突破“能量势垒”。

所以如果宇宙中的某一区域发生了真空衰变，就会引发其周围的空间也跟着发生真空衰变，而这一过程会反复进行，引发更多的空间也发生真空衰变，如此一来，就形成了一种“连锁反应”。

其结果就是，一个由“真正的真空”构成的“真空泡”在宇宙中急剧膨胀，而从理论上来讲，其膨胀速度就是光速。

在此过程中，持续进行的真空衰变会释放出极高的能量，而由于“真正的真空”的各种物理常数将会出现变化，因此被“真空泡”吞噬掉的所有物质，都会从基本粒子层面被“重新洗牌”，在这种情况下，我们现在所能看到的宇宙万物都将不复存在，当然也包括我们自己。

更可怕的是，根据相对论的描述，任何信息的传递速度都不可能超过光速，因此在真空衰变“来袭”之前，我们根本就察觉不到它的存在……

也正因为如此，真空衰变才被称为真正的宇宙级灾难。不过就目前的情况来看，这只是一种未经证实的假说，实际上，现在的宇宙真空到底是不是“伪真空”，还是一个悬而未决的问题。

退一步来讲，就算现在的宇宙真空真的是处于亚稳定状态的“伪真空”，那也需要极高的能量才可能会引发真空衰变，而据我们所知，这样的能量在已知的宇宙中几乎不可能存在。

除此之外，虽然从理论上来讲，“量子隧穿”效应可以允许“伪真空”在能量不足的情况下突破“能量势垒”，进而引发真空衰变，但这种概率非常非常低，基本上可以忽略不计，所以我们不必为此感到担心。