真空衰变

　　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。

真真空和假真空

　　1、“真真空”的定义

　　可以从两个方面给“真真空”下定义：

　　(1)从宇宙膨胀的角度考虑，随着宇宙的膨胀，宇宙空间的平均能量密度变小，如果宇宙无限膨胀，那么其中的真空场物质的密度也会趋向0，所以可以定义，“真真空”是：有限真空空间无限膨胀的Z后状态;

　　(2)另一种方法是仿照“真空”概念的定义，首先定义什么是“容器空间”，如果在地球表面设想一个立方体，其中可以包含气体、液体或固体等普通物质，将这些物质从这个立方体中移去，那么剩下的空间就是这些有质物质的容器空间。所以“真空”的定义是：有质物质的容器空间。真空并非一无所有，其中至少存在各种“场物质”，如：宇宙背景辐射、引力场等。所以“真真空”的定义是：真空场物质的容器空间。

　　2、什么是假真空

　　按照暴涨模型，宇宙在大爆炸之后，可能经历过一个超乎想像的急遽加速膨胀的过程。导致这个过程的原因之一就是假真空的形成。

　　宇宙曾经从Z初的奇点，演化出一个性质处处相同的体系。性质处处相同这个特点颇似真空，但与真空不同的是，这个体系的能量密度极大，而真正的真空指的是能量密度处于Z低的基态的状态，因此这个状态称为“假真空”，意思在于它的能量密度大到了均匀得反而类似于真空。

　　假真空带来了一个奇特的效应就是与恒星演化晚期的引力收缩截然相反的“负压力”，所以导致了暴涨过程的发生。后来随着宇宙的膨胀，能量密度逐渐降低，负压逐渐消失，宇宙也就开始进入常规的膨胀时期。而随着量子涨落与玻色子的退耦，假真空的对称性发生破缺，于是形成了Z低能态的真正的真空和Z初的宇宙物质团块，逐渐演化成了现今的宇宙空间与星系物质。

　　3、产生“真真空”的方法

　　“真空”的存在性Z后是通过实验证明的，所以“真真空”的存在性也只能由实验判决。可能产生“真真空”的方法有许多，本文列举四种，下面分别阐述。

　　(1)真空空间膨胀法：

　　如果能使一个有限真空空间迅速膨胀至无限大，那么这样的空间就是真真空。显然就可实现性而言，膨胀至无限大是不可能的，但如果真空空间迅速膨胀，就可以在一定时间内得到具有一定“真真空度”的“真真空”空间。特别是利用一些猛烈的爆炸可能产生短暂的“真真空”空间，如黑洞或超新星爆炸。这和在空气中炸yao爆炸会产生短暂的真空空间的原理一样。

　　(2)双黑洞分离法：

　　设想有两个黑洞，开始它们靠得很近，由于黑洞会使空间弯曲，两个靠近的黑洞会使它们之间的空间向相反方向弯曲，如果让两个黑洞迅速分离，那么在两个黑洞之间的ZX区域就会产生“真真空”。

　　(3)真空物质移除法：

　　历史上真空空间的获得就是采用抽真空方法。如果要在“真空”中获得“真真空”，必须创造一个屏蔽空间，将所有的真空物质都屏蔽在外，这样得到的空间就是真真空。但到目前为止人类还没有可以屏蔽引力场的方法。

　　(4)外宇宙存在证明法：

　　这是一个间接方法。地球上获得真空是很困难的，但如果我们走出大气层，那么宇宙空间到处是真空空间。出于同样的考虑，如果多宇宙理论成立，那么外宇宙和我们宇宙之间的空间就是“真真空”。所以只要能证明外宇宙存在，那么“真真空”存在就成为自然的事。

真空衰变的本质

　　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yi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Z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Z低能态即真真空态衰变。

　　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Z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，即现在的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，这也就是另一种假真空，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。能够想象现在的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，即现在的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。

　　以下是关于发生真空衰变时的物理描述：

　　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“假”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。越来越大的假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。

假真空衰变

　　假真空态仍然是一种纯理论的观念，其性质在很大程度上取决于所用的特定理论。但是，假真空态很自然地出现在现今所有试图统一各种自然力的理论中。假真空态的能量大得惊人：

　　典型情况是，1立方厘米的空间含有10^87焦耳的能量!甚至一个原子的体积也会拥有10^62焦耳的能量。一个受激原子却只具有10^-18焦耳左右的能量，两者相比，后者简直是微乎其微。因此，要激发真空，需要极大的能量，而在今天的宇宙中我们不企望会找到这种状态。另一方面，一旦有了大爆炸的极端条件，这些数字就比较说得通了。

　　与假真空联系在一起的巨大能量具有强大的引力效应。这是因为能量具有质量，这一点爱因斯坦已经为我们指出了，所以它可以像正常物质一样受引力吸引。量子真空的巨大能量拥有巨大的吸引力，1立方厘米假真空的质量重达10^64吨，这比今天整个可观测宇宙的质量(约10^48)还大!这种异常的引力对暴胀的产生毫无用处，后者要求某种反引力过程。

　　但是，巨大的假真空能量是和同等巨大的假真空压力联系在一起的，而正是这种压力起着奇妙的作用。通常，我们并不把压力看作为引力源，但这种压力却是一种引力源。在一般物体中，物体压力的引力效应与物体质量的引力效应相比是微不足道的。例如，人体重量中只有不到十亿分之一是由地球内部压力产生的，不过，这种效应确实存在，而且在一个压力极其巨大的系统中，压力引力可以与质量引力相比拟。

　　在假真空的情况下，既有巨大的能量，又有与之相仿的巨大压力，它的相互争夺对引力的支配权，但是，关键的性质在于压力是负的。假真空起的作用不是排斥而是吸引。负压力产生负引力效应，这就是所谓的反引力。

　　因此，假真空的引力作用归结为它的能量的巨大吸引效应和它的负压力的巨大排斥效应之间的竞争。Z终压力获得了胜利，其净效应是产生一种非常大的排斥力，它可以在一刹那间把宇宙冲开。就是这种庞大的暴胀推力，使宇宙的尺度以极快的速度即每10^-34秒增大一倍。

　　就内禀性质来说，假真空是不稳定的。像所有的激发量子态一样，它要发生衰变以回到基态——真真空。在几十个滴答之后，它就可能衰变。作为一种量子过程，它必然表现出上面讨论过的无法避免的不可预测性和随机涨落，这些性质都与海森伯不确定原理有关。这意味着衰变的发生就整个空间而言不是均匀的，而是会有涨落。某些理论家认为，这些涨落可能就是宇宙背景辐射探测卫星观测到的强度起伏的缘由。

　　在假真空衰变后，宇宙重新恢复它正常的减速膨胀，由暴胀进入爆炸。封闭在假真空中的能量得以释放，并以热的形式出现。由暴胀产生的巨大膨胀使宇宙冷却，直到温度十分接近零度，然后暴胀的突然结束再次把宇宙加热到10^28度的极高温度。

　　今天，这个巨大的热库已几乎完全消失，残留下来的就是宇宙背景热辐射。作为真空能量释放的副产品，量子真空中的许多虚粒子获得其中的一部分能量，并转变成实粒子。这些粒子的遗骸留存至今，成为组成你、我、银河系和整个可观测宇宙的10^48吨物质。

宇宙的自我毁灭方法-真空衰变

　　如果我们的宇宙有一个自我毁灭按钮，可以利落有效地把自身消灭的干干净净，就像格式化一样，然后消灭宇宙所有的生命。

　　要搞清楚宇宙会怎么毁灭自己，我们得知道两个宇宙基本法则。

　　diyi、能量的层次，用专业词名为能阶。能阶意思是你所代表的能量层次，假如你能阶高那么你所携带的能量也就越多。打个比方，拿个木头来，它就是一个高能阶的物质组成的东西，它通过燃烧可以释放出大量热能，但是燃烧后的灰烬能阶则是比木头低。

　　第二、使物质平衡的发展趋势，用专业话说就是稳定态。宇宙中所有的物质都有一种趋势往着基态方向发展的趋势(基态：物质处于完全稳定的状态并能量Z低)。再举个形象点的例子，你在一个斜坡上放一个轮胎，那么它肯定是要下滑到一个低点来处于一个平衡状态。

　　世界万物都遵循这两个法则，如果某个物质它有许多的能量，那么对不起啦，它就会千方百计的想达到稳定的基态(勒沙特列原理)这个使用一切人类所提出的理论体系。宇宙一切物质都处于一个类似真空态的状态，但是不幸的是希格斯场可能存在不稳定态，而可能是亚稳定态，其实通俗点说就是，你身体看起来很健康，其实并不是，你可能处于亚健康。

　　现在我们发现宇宙所有的物质都处于亚真空态，那么意味着什么，就好比你骑车在大斜坡上短暂的停着，万一松开了刹车，你又开始狂奔一样。希格斯场就像是一个棉花被，被汽油打湿，看起来什么事都没有，但是一旦随机的事情发生，比如量子穿隧效应，就像是丢了一个小火星一样，瞬间开始着火，烧变全宇宙，然后产生新的希格斯场，但是那里的物理规则不是和我们一样，毕竟我们所有的规则都是建立在现有的希格斯场，它“烧”完后，一切都将重新打乱，我们也就可以说我们已经消失了。