Vacuum cosmic, fizic și fals. Vacuum fals Adevărat și fals vid

Nu cu mult timp în urmă, în mass-media au apărut știri cu un titlu extrem de panicat: fizicienii ar fi aflat că bosonul Higgs va cauza moartea Universului! O descriere detaliată a ceea ce a fost de fapt înțeles poate fi găsită în buletinul nostru informativ. Zvonurile despre moartea universului sunt foarte exagerate. Este util să completați această descriere cu o sarcină care - cu câteva indicii - va fi în puterea unui elev bun. Se va ocupa de nimic mai puțin decât decăderea cuantică a vidului.

În lumea cuantică, există așa ceva ca tunelul. Acesta este numele mișcării unei particule cuantice, ceea ce ar fi imposibil în cadrul mecanicii clasice. De exemplu, să presupunem că avem un puț de potențial dublu în care un minim este puțin mai adânc decât celălalt (Fig. 2). Mecanica clasică spune că, dacă o particulă este plasată în fundul unei găuri mai puțin adânci, atunci va rămâne acolo pentru totdeauna. Mecanica cuantică prezice că particula nu va rămâne acolo pentru totdeauna: după ceva timp poate fi deja găsită într-un minim mai profund. A făcut tunel, în ciuda faptului că nu avea suficientă energie pentru a trece fără probleme peste bariera potențială care separă cele două minime.

Cea mai simplă versiune a acestei situații este câmpul „Higgs”. h(r) cu următoarea densitate de energie potențială (se mai numește și „potențial”):

Aici r este o coordonată spațială tridimensională, v- o anumită dimensiune energetică (pentru un câmp Higgs real, este aproximativ egală cu 246 GeV). Energia minimă va fi atunci când câmpul în întreg spațiul h(r) va fi egal cu o constantă: v sau - v. Orice câmp variabil în spațiu va avea ca rezultat în mod necesar mai multă energie în ansamblu. Înălțimea barierei de potențial care separă două minime este

În această formă, ambele valori ale câmpului mediu de vid sunt egale, deoarece potențialul este simetric. Dar se dovedește că în versiunile non-minimale ale mecanismului Higgs, o situație asemănătoare Fig. 2. În ele, potențialul este ușor denaturat „în favoarea” uneia dintre minime (Fig. 3). În acest caz, forma și înălțimea barierei potențiale practic nu se schimbă (deci se poate folosi formula pentru δ ), dar între cele două minime există o diferență în densitatea energiei ε . Faptul că înclinarea este mică înseamnă că δ /ε ≫ 1.

Acum cel mai important punct. Cele două „aspiratoare” sunt acum diferite. Cel care este mai profund - adevăratul vid - corespunde densității minime de energie și este etern. Cel care este mai sus - un vid fals - nu este complet stabil. Deocamdată, poate arăta ca un vid normal, iar particulele pot zbura și în el, pot apărea interacțiuni și se pot forma stelele și planetele. Dar există întotdeauna posibilitatea ca acest vid să se „rupă”, să se facă tunel într-un vid adevărat mai stabil.

Această dezintegrare cuantică a vidului arată așa. La un moment dat în Univers, care se află într-o stare de „vid fals”, apare o bulă de vid adevărat (Fig. 1). „Apare” este o declarație condiționată; aceasta înseamnă că în această regiune a spațiului câmpul Higgs a pătruns în adevăratul vid. Tranziția dintre regiunea vidului adevărat și fals nu poate fi discontinuă, teoria nu permite o asemenea posibilitate. Prin urmare, există o zonă intermediară subțire (perete cu bule) în care câmpul Higgs trece lin de la un vid la altul, depășind o potențială barieră pe parcurs.

Dacă această bulă este favorabilă din punct de vedere energetic, atunci va începe să se extindă, la început lent, dar apoi se va accelera până la viteza luminii. Cu o astfel de tranziție, proprietățile particulelor se vor schimba dramatic și o mulțime de energie suplimentară va fi eliberată în Univers, care a fost stocată anterior într-un vid fals. Cu alte cuvinte, consecințele unei astfel de prăbușiri a vidului vor fi catastrofale pentru orice structuri care au locuit în „vechiul” Univers. Acest proces amintește în multe privințe de fierberea unui lichid supraîncălzit, doar că, desigur, scara de aici nu este aceeași.

Sarcină

Explicații despre unitățile de măsură și dimensiuni.În mecanica cuantică sunt adesea folosite așa-numitele unități naturale de măsură, în care totul este exprimat în termeni de energii și constanta lui Planck ( ħ ) și viteza luminii ( c) sunt incluse în definiția unității de măsură. Drept urmare, lungimea este exprimată nu în metri, ci în unități de energie reciprocă, de exemplu J -1 sau eV -1. Factorul de tranziție este combinația ħc: de exemplu, 1 GeV –1 corespunde lungimii = 1 GeV –1 · ħc= 0,197 fm. Din acest motiv, densitatea de energie, a cărei dimensiune reală este J m -3 , este exprimată aici în unități de energie la a patra putere. În consecință, coeficientul de tensiune superficială cu dimensiunea J m -2 va fi exprimat în unități naturale în termeni de energie cub.

Sfat 1

Desigur, o soluție sinceră cu drepturi depline este o problemă științifică serioasă. Cu toate acestea, o estimare foarte aproximativă a duratei de viață poate fi dată din argumente destul de simple bazate pe analiza dimensională. Să spunem imediat că timpul înainte de prăbușire va fi exponențial de mare, T ~ e B, și este necesar să se estimeze modul în care cantitatea B depinde de relatie δ /ε .

Sfat 2

Să luăm în considerare o bulă nemișcată de „vid adevărat” de rază Rîn Univers, care se află într-o stare de „vid fals”. Să estimăm energia totală a acestei bule în raport cu vidul fals. Bula este umplută cu un vid adevărat care îi dă bulei o energie negativă. Cu toate acestea, bula are pereți subțiri în care câmpul Higgs trece ușor de la vid adevărat la vid fals. Acești pereți au energie pozitivă, similară tensiunii superficiale la limita fluidului. Pe baza considerațiilor dimensionale, estimați coeficientul de tensiune superficială al peretelui în această problemă. După aceea, găsiți dimensiunea critică a bulei, care trebuie să apară undeva în Univers, astfel încât dezintegrarea vidului să înceapă de la ea. În ultimul pas, încercați să înțelegeți cum probabilitatea unei astfel de bule în univers depinde de dimensiunea acesteia. Apoi înlocuiți dimensiunea găsită și obțineți răspunsul.

Soluţie

Pasul 1. Energia totală a unei bule de rază cu pereți subțiri R este egal cu

Mărimea critică a bulei, de la care va începe dezintegrarea vidului în întregul Univers, este calculată în același mod ca dimensiunea critică a bulei de vapori pentru începerea fierberii unui lichid supraîncălzit. Este necesar doar ca energia totală a acestei bule să fie negativă. Din aceasta obținem că raza critică a bulei este egală cu

Tensiunea superficială σ poate fi estimat după dimensiune, dar există o subtilitate. În general, estimările bazate pe dimensiuni funcționează atunci când un parametru adimensional nu apare în problemă. Există o astfel de opțiune aici: δ /ε . Prin urmare, numai pe baza considerațiilor dimensionale, nu se poate spune dacă σ Ordin δ 3/4, sau comanda ε 3/4 sau orice combinație a acestora de o dimensiune adecvată.

Dar aici un argument fizic suplimentar vine în ajutor. Valoare ε nu trebuie incluse în această formulă, cel puțin atâta timp cât rămâne mică. Într-adevăr, există tensiune de suprafață aici, deoarece câmpul Higgs „se rostogolește peste munte”. Prezența unei mici „diferențe de cotă” nu joacă un rol semnificativ aici; aproximativ aceeași tensiune superficială va fi la zero ε . Prin urmare, se poate concluziona din aceasta că σ ~ δ 3/4 ~ v 3 (nu acordăm atenție unui posibil coeficient numeric, ne interesează doar dependența dintre cantități). Prin urmare, obținem că dimensiunea critică a bulei este egală în ordinea mărimii cu

Pasul 2 Acum trebuie să obținem probabilitatea unei astfel de bule în Univers. Să ne imaginăm că întregul spațiu este „despărțit” în volume mici de dimensiune r = 1/v(în unități naturale!). O astfel de dimensiune nu a fost aleasă întâmplător: conform relației de incertitudine, fluctuațiile cuantice cu energii de ordin v. Aceasta înseamnă că densitatea de energie potențială a câmpului Higgs fluctuează până la valorile ordinului v 4 = δ . Cu alte cuvinte, într-un astfel de volum, câmpul Higgs sare cu ușurință înainte și înapoi și poate, în special, să treacă peste un potențial munte.

Notează prin p probabilitatea ca în acest volum mic în timp τv = 1/v va exista un salt de la un vid fals la unul adevărat. Este clar că această probabilitate este mare. Valoarea exactă nu este absolut importantă pentru noi, poate fi 99% și 50% și 1%, acest lucru nu va afecta estimările. Dar ne va fi convenabil să scriem această probabilitate în formă exponențială: p = e – q, unde numărul q ordinea unității.

Pentru ca o adevărată bulă de vid să apară, avem nevoie ca acest salt să aibă loc sincron (adică în timpul τv) dintr-o dată în toată bula de dimensiune Rc. Această bula are

volume mici și fiecare dintre ele sare independent cu probabilitate p. Deci probabilitatea ca toți să sară deodată este

iar coeficientul numeric q, care este de ordinul unității, am neglijat aici. Înlocuind valorile găsite mai sus, obținem probabilitatea nașterii unei bule la o anumită locație în spațiu în timpul timpului τv:

Pasul 3 Acum luăm în considerare dimensiunile părții vizibile a Universului, a cărei rază este notă cu R U. Bula critică se poate naște oriunde în univers care conține ( R U/Rc) 3 astfel de bule. Dacă aștepți timp T, atunci universul va avea T/τvîncearcă să creeze o astfel de bulă. Prin urmare, dacă așteptați foarte mult timp și priviți întregul Univers ca întreg, atunci mai devreme sau mai târziu se va întâmpla undeva. Timpul obișnuit de așteptare va fi al comenzii

Se vede ca pt δ /ε ≫ 1 de această dată poate fi foarte lung.

În principiu, acesta este deja răspunsul dorit. Dar aici este util să spunem altceva. O analiză mai precisă arată că valoarea B conține, de asemenea, un coeficient numeric destul de mare:

Prin urmare, chiar dacă relația δ /ε nu este atât de mare, de exemplu, egal cu doi, apoi exponentul B va fi în continuare mare, astfel încât durata de viață a vidului metastabil va fi uriașă, depășind cu mult vârsta actuală a Universului.

Postfaţă

Acest tip de estimare - nu în relație cu bosonul Higgs, ci într-un context mai larg - a fost dat pentru prima dată de fizicienii sovietici Kobzarev, Okun și Voloshin în 1974. Trei ani mai târziu, problema a fost rezolvată de Coleman într-un mod mult mai riguros. Au urmat o serie de lucrări cu o analiză și mai precisă a dezintegrarii unui vid metastabil, în care, de altfel, efectele gravitaționale s-au dovedit a fi foarte importante. Acest proces și însăși posibilitatea utilizării unui vid metastabil au intrat apoi ferm în cosmologie ca un posibil scenariu pentru evoluția Universului în stadiile sale incipiente.

Este interesant că recent s-a întâmplat un alt zig-zag în această poveste. În urmă cu un an și jumătate, au fost exprimate suspiciuni că vacuumurile metastabile nu pot exista deloc în spațiul nostru-timp, deoarece nu se degradează deloc lent, așa cum se credea până acum, ci invers - infinit de rapid. Totuși, atunci s-a înaintat o contra-obiecție la aceste suspiciuni: concluzia despre decăderea infinit de rapidă se bazează pe o extrapolare nejustificată a formulelor dincolo de limitele de aplicabilitate a legilor fizicii cunoscute nouă. Deci alarma s-a dovedit a fi falsă, iar stările de vid metastabile, cel puțin în teorie, sunt acceptabile.

Revenind la discuția dacă vidul Higgs al Modelului Standard este stabil sau nu, subliniem că situația de acolo este ușor diferită (potenţialul arată diferit, iar cifrele sunt foarte diferite). Dar „morala” generală rămâne aceeași: dacă bariera este înaltă, atunci va dura foarte mult timp pentru a se degrada; dacă bariera este mică, atunci dezintegrarea va fi destul de rapidă. Din fericire, acest lucru nu ne amenință.

Cel mai incredibil sfârșit al lumii ar fi distrugerea lumii ca urmare a prăbușirii unui vid fals. În acest caz, nu numai oamenii, planeta, Soarele și Calea Lactee, ci și întregul Univers observabil ar înceta să mai existe. Oamenii de știință, în special, filozoful Nick Bostrom, autorul lucrării „Trăiești într-o simulare pe computer?”, au speriat în mod repetat omenirea cu un astfel de viitor. Cât de periculos este adevăratul vid pentru viața pe Pământ - în materialul „Lenta.ru”.

Vidul în teoria câmpului cuantic corespunde stării sistemului cu cea mai mică energie posibilă. Toate procesele fizice dintr-o astfel de lume au loc cu energii care depășesc această valoare zero. Între timp, este posibil ca Universul sau partea sa observabilă să se afle într-un vid metastabil sau fals. Aceasta înseamnă că există o poziție energetică și mai favorabilă în care Universul poate evolua - un adevărat vid.

O descriere cantitativă a tranziției unui sistem de la un vid fals la un vid adevărat a fost propusă pentru prima dată în anii 1970 de către fizicienii sovietici. Aproape în același timp, aceste întrebări au atras atenția oamenilor de știință americani. Până în prezent, a fost dezvoltat un aparat matematic care face posibilă estimarea probabilității unui sistem tunel de la o stare inițială, metastabilă, la o a doua, mai stabilă. Se bazează în mare parte pe fizica statistică și teoria câmpului cuantic, care formează baza așa-numitului formalism al bulei cosmologice.

În această abordare, se consideră că lumea observabilă există într-un vid fals. Această stare, cel mai probabil, este de natură metastabilă - întregul Univers sau acea parte a acestuia pe care o vede o persoană poate fi într-o stare stabilă pentru un interval de timp cosmologic imens, care, totuși, este finit. O bulă de vid adevărată se poate forma în interiorul unei bule de vid false. Evoluția Universului în acest caz are loc datorită decăderii stării metastabile inițiale.

Balonul vidului adevărat se extinde în interiorul balonului vidului fals în conformitate cu teoria relativității speciale, nu mai repede decât viteza luminii și distruge toată materia lumii originale. Prin urmare, ei vorbesc despre posibila moarte a universului observabil. Cu toate acestea, analiza cantitativă a dezintegrarii false în vid este asociată cu o mare incertitudine.

Principalul lucru de făcut este să estimați probabilitatea nașterii unei bule a unei noi faze cosmologice. Există două abordări principale care fac posibilă simplificarea cât mai mult posibil a problemei și obținerea de expresii explicite pentru probabilitatea de tranziție - aproximații de perete subțire și gros. Obiectul de bază este potențialul Higgs (altfel - Ginzburg-Landau) al Modelului Standard - conceptul modern de fizică a particulelor elementare. Conține câmpul Higgs, care este responsabil pentru apariția unei mase inerțiale în particule.

Formarea unei bule de vid adevărat într-o bula de fals corespunde unei tranziții de fază de primul fel, când sistemul suferă o schimbare bruscă, și nu continuă, ca într-o tranziție de fază de al doilea fel. Principalul lucru în ambele aproximări este înălțimea barierei de potențial care separă vidul fals și adevărat. Aproximarea peretelui subțire funcționează atunci când diferența dintre minimele false și adevărate ale potențialului este mult mai mică decât înălțimea barierei dintre ele.

Dacă grosimea peretelui este mult mai mică decât raza bulei, principala contribuție la probabilitatea nașterii acestuia o are suprafața mai degrabă decât energia în vrac. Definiția probabilității în acest caz se reduce la calculul exponentului. Aproximarea peretelui gros este mult mai puțin frecvent utilizată în teoriile interesante din punct de vedere fizic. Și este clar de ce: în acest caz, probabilitatea formării de bule ale unei noi faze este suprimată exponențial - un vid fals este practic imposibil de distins de unul adevărat.

Probabilitatea de tunel depinde de corecțiile cuantice ale potențialului Higgs, în special de contribuția particulelor grele. În prezent, quarcul de top este considerat cea mai grea particulă elementară - masa sa depășește 173 gigaelectronvolți. De aceea, descoperirea de noi particule grele este atât de importantă pentru modelele cosmologice - poate afecta predicțiile privind stabilitatea lumii observate.

Un rol special în decăderea vidului în gravitație - curbura spațiu-timp. În special, găurile negre microscopice, care pot apărea din ciocnirile de particule de înaltă energie, cresc probabilitatea nașterii bulelor cu vid real în vecinătatea lor cu un factor de sute. Dinamica bulelor cosmologice este și mai complicată dacă în interiorul Universului original se formează mai multe bule - extinzându-se și ciocnindu-se unele cu altele, ele creează o nouă lume cu un adevărat vid.

Astăzi nu se știe în ce stare se află universul. Dacă acesta este un adevărat vid, atunci nu este nimic de care să vă faceți griji. Dacă este fals, atunci, cel mai probabil, de asemenea - dimensiunile Universului observabil sunt prea mari pentru ca o nouă bulă, care se extinde cu viteza luminii, să umple întreaga lume într-un timp rezonabil conform standardelor umane. Cu toate acestea, există o excepție - dacă o nouă fază apare cumva în imediata vecinătate a umanității. Atunci Pământul poate muri aproape instantaneu.

— Poți să faci ceva din nimic, unchiule? - „Nu, prietene, nimic nu va ieși din nimic”.
Shakespeare, „Regele Lear” (tradus de T.L. Shchepkina-Kupernik)

Aspiratorul este un spațiu gol. Este adesea folosit ca sinonim pentru „nimic”. Acesta este motivul pentru care ideea energiei vidului părea atât de ciudată când a fost prezentată pentru prima dată de Einstein. Cu toate acestea, sub influența realizărilor teoriei particulelor elementare din ultimele trei decenii, atitudinea fizicienilor față de vid s-a schimbat radical. Cercetarea în vid continuă și cu cât aflăm mai multe despre el, cu atât pare mai complex și mai surprinzător.

Conform teoriilor moderne ale particulelor elementare, vidul este un obiect fizic; poate fi încărcat cu energie și poate fi într-o varietate de stări. În terminologia fizicienilor, aceste stări sunt numite diferite viduri. Tipurile de particule elementare, masele și interacțiunile lor sunt determinate de vidul subiacent. Relația dintre particule și vid este similară cu cea dintre undele sonore și materialul prin care se propagă. Vidul în care trăim este în starea cea mai scăzută de energie, se numește „vacuum adevărat”. Este posibil ca vidul nostru să nu fie cea mai scăzută energie. Teoria corzilor, care astăzi este principalul candidat pentru rolul celei mai fundamentale teorii fizice, presupune existența vidurilor cu energie negativă. Dacă ele există cu adevărat, atunci vidul nostru se va dezintegra spontan cu consecințe catastrofale pentru toate obiectele materiale conținute în el.

Fizicienii au acumulat o mulțime de cunoștințe despre particulele care locuiesc în acest tip de vid și despre forțele care acționează între ele. Forța nucleară puternică, de exemplu, leagă protonii și neutronii în nucleele atomice, forțele electromagnetice mențin electronii pe orbitele lor în jurul nucleelor, iar forța slabă este responsabilă pentru comportamentul particulelor de lumină evazive numite neutrini. După cum sugerează numele, aceste trei forțe au puteri foarte diferite, forța electromagnetică fiind intermediară între puternic și slab.

Proprietățile particulelor elementare din alte viduri pot fi complet diferite. Nu se știe câte viduri diferite există, dar fizica particulelor elementare sugerează că probabil ar trebui să mai existe cel puțin două, în plus, cu o simetrie mai mare și o varietate mai mică de particule și interacțiuni. Primul dintre acestea este așa-numitul vid electroslab, în ​​care interacțiunile electromagnetice și slabe au aceeași putere și apar ca componente ale unei forțe combinate. Electronii din acest vid au masă zero și nu se pot distinge de neutrini. Se mișcă cu viteza luminii și nu pot fi ținute în atomi. Nu e de mirare că nu trăim în acest tip de vid.

Al doilea este vidul Marii Unificări, în care toate cele trei tipuri de interacțiuni între particule se îmbină. În această stare extrem de simetrică, neutrinii, electronii și quarcii (care formează protonii și neutronii) devin interschimbabili. Dacă există aproape sigur un vid electroslab, atunci vidul Grand Unification este o construcție mult mai speculativă. Teoriile particulelor care prezic existența acesteia sunt teoretic atractive, dar implică energii extrem de mari, iar dovezile lor observaționale sunt rare și în mare parte indirecte.

Fiecare centimetru cub al vidului electroslab conține o energie extraordinară și - conform relației lui Einstein dintre masă și energie - o masă enormă, aproximativ zece milioane de trilioane de tone (aproximativ masa Lunii). Confruntați cu numere atât de uriașe, fizicienii trec la o notație prescurtată a numerelor, exprimându-le în puteri ale zecilor. Un trilion este un unu urmat de 12 zerouri; este scris ca 10^12. Zece milioane de trilioane este un unu urmat de 19 zerouri; adică densitatea de masă a vidului electroslab este de 10^19 tone pe centimetru cub. Pentru vidul Marii Unificări, densitatea masei se dovedește a fi și mai mare și monstruos mai mare - de 10^48 de ori. Inutil să spun că acest vid nu a fost niciodată creat într-un laborator: ar necesita mult mai multă energie decât este disponibilă cu tehnologia actuală.

În comparație cu aceste cantități uluitoare, energia unui vid adevărat obișnuit este neglijabilă. Multă vreme s-a crezut că este exact zero, dar observațiile recente indică faptul că vidul poate avea o energie pozitivă mică, care este echivalentă cu masa a trei atomi de hidrogen pe metru cub. Semnificația acestei descoperiri va deveni clară în capitolele 9, 12 și 14. Aspiratoarele de înaltă energie sunt numite „false” deoarece, spre deosebire de aspiratoarele adevărate, sunt instabile. După un timp scurt, de obicei o mică fracțiune de secundă, vidul fals se dezintegrează, transformându-se într-unul adevărat, iar energia sa în exces este eliberată sub forma unui glob de foc de particule elementare. În capitolele următoare, ne vom uita la procesul de dezintegrare a vidului mult mai detaliat.

Dacă vidul are energie, atunci, potrivit lui Einstein, trebuie să aibă și tensiune. Această concluzie este ușor de înțeles din simple considerații energetice. Forța acționează întotdeauna asupra unui obiect fizic în direcția scăderii energiei acestuia. (Mai specific, energia potențială, care este componenta nemișcată a energiei.) De exemplu, gravitația trage obiectele în jos, în direcția de scădere a energiei. (Energia gravitațională crește odată cu înălțimea deasupra solului.) Pentru un vid fals, energia este proporțională cu volumul pe care îl ocupă și poate fi redusă doar prin micșorarea volumului. Prin urmare, trebuie să existe o forță care provoacă comprimarea vidului. Această forță este tensiune.

Dar tensiunea creează un efect gravitațional respingător. În cazul vidului, repulsia este de trei ori mai puternică decât atracția gravitațională datorită masei sale, deci totalul este o repulsie foarte puternică. Einstein a folosit acest vid antigravitație pentru a echilibra atracția gravitațională a materiei obișnuite în modelul său staționar al lumii. El a descoperit că echilibrul este atins atunci când densitatea masei materiei este de două ori mai mare decât vidul. Guth a propus un alt plan: în loc să echilibreze universul, a vrut să-l umfle. Așa că a permis ca gravitația respingătoare a vidului fals să domine fără opoziție.

inflația spațială

Alan Guth în biroul său de la MIT. Guth este mândru câștigător al concursului Boston Globe din 1995 pentru cabinetul aglomerat.

Ce s-ar întâmpla dacă, în trecutul îndepărtat, spațiul universului ar fi într-o stare de vid fals? Dacă densitatea materiei în acea eră era mai mică decât era necesar pentru a echilibra universul, atunci gravitația respingătoare ar fi dominat. Acest lucru ar face ca universul să se extindă, chiar dacă inițial nu s-a extins.
Pentru a ne defini ideile mai precise, vom presupune că Universul este închis. Apoi se umflă ca balonul din figura 3.1. Pe măsură ce volumul Universului crește, materia devine rarefiată și densitatea ei scade. Cu toate acestea, densitatea de masă a vidului fals este o constantă fixă; rămâne mereu la fel. Așa că foarte repede densitatea materiei devine neglijabilă, rămânem cu o mare uniformă în expansiune de vid fals.

Expansiunea este cauzată de tensiunea vidului fals, care este mai mare decât atracția asociată cu densitatea sa de masă. Deoarece niciuna dintre aceste cantități nu se modifică în timp, viteza de expansiune rămâne constantă la un grad ridicat de precizie. Această rată este caracterizată de proporția în care universul se extinde pe unitatea de timp (să zicem, o secundă). În sens, această valoare este foarte asemănătoare cu rata inflației din economie - creșterea procentuală a prețurilor pe an. În 1980, când Guth preda un seminar la Harvard, rata inflației din SUA era de 14%. Dacă această valoare ar rămâne neschimbată, prețurile s-ar dubla la fiecare 5,3 ani. În mod similar, o rată constantă de expansiune a universului implică faptul că există un interval de timp fix în care dimensiunea universului se dublează.

Creșterea care se caracterizează printr-un timp constant de dublare se numește creștere exponențială. Se știe că duce la numere gigantice foarte repede. Dacă astăzi o felie de pizza costă 1 USD, atunci după 10 cicluri de dublare (53 de ani în exemplul nostru), prețul ei va fi de 1024 USD, iar după 330 de cicluri va ajunge la 10^100 USD. Acest număr colosal, unul urmat de 100 de zerouri, are un nume special - googol. Guth a sugerat utilizarea termenului de inflație în cosmologie pentru a descrie expansiunea exponențială a universului.

Timpul de dublare pentru un univers plin cu un vid fals este incredibil de scurt. Și cu cât energia vidului este mai mare, cu atât este mai scurtă. În cazul unui vid electroslab, universul s-ar extinde cu un factor de googol într-o treizecime de microsecundă, iar în prezența unui vid de Mare Unificare, acest lucru s-ar întâmpla de 10^26 de ori mai repede. Într-o fracțiune de secundă atât de scurtă, o regiune de dimensiunea unui atom se va umfla la o dimensiune mult mai mare decât întregul univers observabil de astăzi.

Deoarece vidul fals este instabil, în cele din urmă se dezintegrează și energia sa aprinde un glob de foc de particule. Acest eveniment marchează sfârșitul inflației și începutul evoluției cosmologice normale. Astfel, dintr-un mic embrion inițial obținem un uriaș Univers fierbinte în expansiune. Și ca un bonus suplimentar, acest scenariu elimină în mod miraculos problemele de orizont și geometrie plană care sunt caracteristice cosmologiei Big Bang.

Esența problemei orizontului este că distanțele dintre unele părți ale universului observabil sunt de așa natură încât par să fi fost întotdeauna mai mari decât distanța parcursă de lumină de la Big Bang. Acest lucru sugerează că nu au interacționat niciodată unul cu celălalt și atunci este dificil de explicat cum au atins aproape exactă egalitatea de temperaturi și densități. În teoria Big Bang standard, calea parcursă de lumină crește proporțional cu vârsta universului, în timp ce distanța dintre regiuni crește mai lent pe măsură ce expansiunea cosmică este încetinită de gravitație. Zonele care nu pot interacționa astăzi se vor putea influența reciproc în viitor, când lumina acoperă în sfârșit distanța care le separă. Dar, în trecut, distanța parcursă de lumină devine chiar mai scurtă decât ar trebui să fie, așa că dacă regiunile nu pot interacționa astăzi, cu siguranță nu au fost capabile să facă acest lucru înainte. Prin urmare, rădăcina problemei este legată de natura atractivă a gravitației, datorită căreia expansiunea încetinește treptat.

Cu toate acestea, într-un univers de vid fals, gravitația este respingătoare și, în loc să încetinească expansiunea, o accelerează. În acest caz, situația este inversată: zonele care pot schimba semnale luminoase vor pierde această oportunitate în viitor. Și, mai important, acele zone care sunt inaccesibile unul altuia astăzi trebuie să fi interacționat în trecut. Problema orizontului a dispărut!

Problema spațiului plat se rezolvă la fel de ușor. Se dovedește că Universul se îndepărtează de densitatea critică doar dacă expansiunea sa încetinește. În cazul unei expansiuni inflaționiste accelerate, opusul este adevărat: Universul se apropie de o densitate critică, ceea ce înseamnă că devine mai plat. Deoarece inflația mărește universul cu un factor colosal, vedem doar o mică parte din el. Această regiune observabilă pare plată, asemănătoare Pământului nostru, care, de asemenea, pare plată atunci când este privită aproape de suprafață. Deci, o perioadă scurtă de inflație face universul mare, fierbinte, uniform și plat, creând exact genul de condiții inițiale necesare pentru cosmologia big bang standard...

Predicțiile de apocalipsa sunt o nouă tendință în cultura populară din ultima vreme. Futurologii și ocultiștii de toate tipurile concurează în descrierea finalului plin de culoare al istoriei omenirii. Oamenii de știință nu rămân în urmă cu tendințele mondiale și cred că cauza morții Pământului va fi interacțiunea a două entități - vidul fals și adevărat. Intriga este atât de interesantă încât trage un blockbuster de la Hollywood.

Dezambiguizare

Înainte de a trece la descifrarea conceptelor de mecanică cuantică, este necesar să ne întrebăm ce este investit în conceptul de " vid' în contexte diferite:

1. În cazul general, se consideră că acest spațiu este lipsit de materie. Tradus din latină, cuvântul se traduce prin „libertate” sau „gold”;
2. În inginerie și fizică aplicată: orice spațiu în care presiunea este sub presiunea atmosferică. Deci, numele în engleză pentru aspirator este " vidcurățător”se referă tocmai la această interpretare;
3. În contextul cercetării în științe naturale din secolul al XIX-lea: este un mediu plin cu o substanță omniprezentă numită eter;
4. În electromagnetism: mediu de referință pentru acțiunea electromagnetică. Nu creează obstacole pentru propagarea radiațiilor. În el, principiul suprapunerii a două potențiale electrice este doar o simplă adăugare a fiecărui potențial.

Disputele filozofice cu privire la conceptele de „gol” și „nimic” au loc de mai bine de două mii de ani. Primele încercări de a călca pe acest rinichi tremurător au fost făcute de Platon, dar ideile sale au fost imediat respinse: nimic nu poate fi perceput de simțuri – ceea ce înseamnă că existența lui nu poate fi dovedită.

Ce este adevăratul vid?

Cel mai adesea, în condiții de laborator și naturale, fizicienii se ocupă de așa-numitul vid parțial, care se abate de la condițiile „sterile” cu o anumită cantitate. Spațiul exterior poate servi ca exemplu de astfel de „sub vid”:

• Are o densitate și o presiune extrem de scăzută;
• Cu toate acestea, chiar și în spațiul interstelar există câțiva atomi de hidrogen pe metru cub;
• Planetele și stelele sunt și mai departe de condițiile ideale: își au atmosferele datorită atracției gravitaționale;
• De fapt, spațiul este o plasmă rarefiată, plină cu particule încărcate și câmpuri electromagnetice.

Spre deosebire de un astfel de model imperfect, există conceptul de „vid ideal”, care este așa-numita stare fundamentală în teoria câmpului cuantic:

• Aceasta este starea cu cea mai mică energie posibilă (zero);
• Nu se poate realiza experimental, există doar „pe vârful unui stilou”;
• În ciuda valorilor medii zero ale câmpurilor electrice și magnetice, dispersiile lor nu sunt egale cu zero;
• Ocazional, particulele virtuale apar și dispar într-un astfel de „vid” (fenomen numit fluctuație).

Teoriile fizice

În cadrul fizicii cuantice moderne, teoria adevăratului vid fizic nu rămâne pe deplin dezvoltată. Există mai multe abordări pentru studiul acestui fenomen:

1. O mulțime de particule cu energie mică;
2. Un mediu celular care are o presiune negativă;
3. Un lichid cuantic format din particule fotonice. Ele sunt legate între ele într-un mozaic asemănător unei legături chimice cristaline;
4. Lichid de cvasiparticule cu proprietăți superfluide;
5. Potrivit omului de știință englez Paul Dirac, aceasta este o mare nesfârșită de particule cu energii sub zero.

Interpretarea dominantă din punct de vedere istoric a conceptului latin de „vid” ca „gol” nu este folosită astăzi.

Dimpotrivă, sensul său ontologic s-a schimbat: în loc de „nimic” (spațiu gol) – „ceva” (conținând potențialul tuturor lucrurilor). Fizicienii cred că vidul poate da naștere tuturor fenomenelor din lumea exterioară și este cea mai elementară entitate din univers. Și, prin urmare, nu este pe deplin cunoscut.

Ce este un vid fals?

Una dintre cele mai populare ipoteze cu privire la natura „vidului de conținut” aparține fizicienilor americani Frank Wilczek și Michael Turner. Ei au prezentat mai întâi teoria așa-numitului „vid fals”, care are următoarele proprietăți:

• Nivelul său de energie este extrem de mic, dar nu egal cu zero, în contrast cu adevăratul vid;
• Probabil, o astfel de stare poate apărea atunci când numărul maxim de particule și energie este îndepărtat din spațiul obișnuit. O astfel de operațiune va duce la apariția câmpurilor cuantice cu un minim energetic local;
• Starea este caracterizată de instabilitate datorită „efectului de tunel”, când particulele elementare ocolesc cu ușurință bariera potențială și trec în stări de energie mai scăzută;
• Un vid imaginar tinde să se transforme într-unul adevărat. Modelul matematic al acestei tranziții a fost dezvoltat încă din anii 1970 de oamenii de știință sovietici.

Fenomenul la fauna sălbatică nu a fost încă înregistrat. Există doar presupuneri teoretice referitoare la natura întregului Univers, care vor fi discutate mai jos.

amenințare existențială

Cunoașterea insuficientă a problemelor cosmologice fundamentale deschide o gamă largă pentru imaginația sălbatică a fizicienilor. Una dintre „poveștile de groază” științifice, acum populare, se referă la amenințarea la adresa universului dacă acesta din urmă se află într-o stare de energie minimă:

• Oamenii de știință Eric Max Tegmark și Nick Bostrom au fost primii care au început o discuție pe această temă. În 2005, în Nature, au publicat un articol senzațional în care proclamau moartea tuturor lucrurilor după câteva sute de milioane de ani;
• Un astfel de scenariu este foarte probabil dacă Universul se află într-un vid imaginar. Această stare va curge lin în adevăratul vid, care va fi însoțit de consecințe incerte, dar fatale;
• Nașterea unei noi stări poate fi descrisă ca apariția mai multor state noi în interiorul unei bule cosmologice;
• Aceste bule se vor ciocni între ele, unindu-se și dând naștere unei noi lumi;
• Dacă teoria este corectă, bula se va extinde într-un ritm monstruos, iar moartea vieții pe Pământ va fi aproape instantanee.

Complotul apocaliptic a stat la baza romanului Poseidon Wakes (2015) al scriitorului britanic Alastair Reynolds.

Relativitatea imaginii științifice a lumii poate zdrobi pământul de sub picioarele tale. Pe lângă conceptul de gol, de înțeles oricărui profan, fizicienii au propus „aproape-gol”, care este infinit aproape de acesta, dar conține totuși un anumit minim de energie. Deci, în cuvinte simple, se poate descrie vidul fals și adevărat. Pentru o cunoaștere mai detaliată a fenomenului este necesară o educație tehnică profundă.

Video: de ce un vid fals poate distruge universul?

În acest videoclip, fizicianul Roberto Stevens vă va spune cum poate dispărea universul în câteva secunde:

daca tu dintr-o dată urmăriți știrile științifice și aproape științifice, poate că ați dat peste alta poveste de groază de la Stephen Hawking. El este din nou acolo, amenințând întreaga lume cu Armaghedonul. Mai exact, Hawking, desigur, nu a spus așa ceva, doar își promovează noua carte Starmus, care va fi lansată în octombrie, iar mass-media, ca de obicei, preia și răspândește mesajul în întreaga lume - „Hawking a spus că există două viduri în lume, fals și adevărat În curând, totul fals va deveni adevărat și totul se va termina."

Desigur, aceasta este o prostie completă și nu ar trebui să vă fie frică, Armaghedonul este amânat la infinit. Dar ce este un vid fals și de ce nu ar trebui să vă fie frică de el, aș vrea să vă spun. În mod tradițional o voi face on fingers™.

Ideea este destul de veche, de altfel, și Hawking nu a venit cu ea. Acesta circulă în cercurile științifice încă din anii 1970. Și Hawking pare să fi găsit încă o altă soluție dificilă la asta complet teoretic concepte. Pentru a înțelege ce este vid fals, mai întâi trebuie să vă dați seama ce este un vid adevărat, adevărat.

Prin însuși sensul cuvântului „vid” pare a fi un gol complet, absolut. Dar avem gol, ca să spunem așa, diferite grade de prospețime hai sa trecem prin fiecare.

Privește camera din poza postării, de obicei dacă nu sunt oameni în cameră, ei spun despre ea că este goală. Dar la urma urmei, pe lângă oameni, pot exista o grămadă de obiecte diferite în cameră, scaune, canapele, dulapuri, covoare pe pereți (și ar trebui să fie pe podea!) Și așa mai departe.

Vom îndepărta toate obiectele din cameră și absolut totul - vom răsuci prizele de pe pereți, vom smulge plintele, vom îndepărta laminatul și vom smulge pervazurile. Acum camera este complet goală. Dar este un vid? E plină de aer! Apropo, un metru cub de aer la nivelul mării cântărește aproximativ un kilogram, iar un metru cub de apă cântărește exact o tonă. Aceasta înseamnă că într-o cameră standard de 3x5 metri există puțin mai puțin de 40 de kilograme de aer, având în vedere tavanele standard Hrușciov.

Dar au scos și aerul, adică. toate moleculele, toată substanța care era înăuntru, acum avem vid? Nu, încă mai sunt multe câmpuri! Dacă camera este luminoasă (becul, baldos, au uitat să-l scoată!), înseamnă că fotonii de lumină zboară înainte și înapoi în jurul camerei. Dacă cineva pune un punct de acces Wi-Fi lângă perete, Wi-Fi ne trimite și undele electrice în cameră. În plus, rețeaua celulară este prinsă din cel mai apropiat turn, plus că toată camera este pătrunsă cu frecvențe radio și TV și încă tac că o supernovă a explodat în nebuloasa din constelația Hercule și ne-a inundat întreaga cameră, dar care este cameră, întregul Pământ cu radiații gamma. Vom elimina toate radiațiile electromagnetice posibile din cameră, o vom proteja complet. Oricum, camera este plină de CMB (succes să-l scoți!) și străpunsă de trilioane de neutrini pentru fiecare milimetru cub de volum. Aaaa!!!

Pe scurt, s-au încordat și au scos tot, tot, tot, tot ce era posibil din cameră. Protejat de orice, și pentru a se proteja de neutrini au construit ziduri de plumb groase de 2-3 ani lumină de jur împrejur. Abia acum am început să ne apropiem de conceptul de vid absolut. Acest lucru nu se întâmplă în natură, desigur. Dar departe, departe de galaxii, în golurile spațiului, poți găsi ceva asemănător, deși încă nu există unde să scape de radiația cosmică de fond cu microunde. Dar chiar și acolo, fie un proton rătăcit se va strecura, fie un neutrin, fie câțiva fotoni din cea mai apropiată galaxie.

Deci, am îndepărtat totul, absolut tot ce este posibil din cameră, am fost absolut curat, proaspăt, geros temperatura vidului 0 Kelvin (pentru că nu există nicio materie, nici câmpuri - nicio temperatură) și m-am întrebat care este energia conținută în volumul acestei încăperi. Răspunsul logic va fi exact zero, apoi imediat - da!

Cert este că există lucruri pe care le putem scoate din cameră (aspiratorul) și sunt lucruri care nu pot fi îndepărtate de acolo. Fundamental.

În primul rând, acestea sunt așa-numitele fluctuații ale vidului cuantic. Ce este în detaliu de explicat pentru o lungă perioadă de timp, on fingers™ putem spune că chiar și într-un vid absolut gol la nivel cuantic, un fel de mișcare are loc în mod constant. Vidul fierbe la nivel cuantic, în el se nasc și dispar fără întrerupere nenumărate particule virtuale, fie sărind din marea Dirac, fie scufundându-se înapoi. Este imposibil să vă protejați de fluctuațiile de vid, aceasta este o proprietate a vidului în sine, ele sunt întotdeauna acolo.

În al doilea rând, s-a întâmplat ca în vid să fi vărsat cineva energie întunecată. Acesta este cel care este responsabil pentru repulsia accelerată a galaxiilor. Nu avem idee ce fel de energie este aceasta, obișnuiam să credem că acestea sunt fluctuații de vid, dar apoi am calculat - nu, nu sunt. Si inca ceva. „Energia întunecată” este doar un nume. Poate că nu este deloc întuneric, poate nici măcar energie. Dar este acolo, nu poate fi. De aici, este încă considerată pur și simplu o altă proprietate a vidului în sine, precum fluctuațiile de vid, dar oarecum diferită.

În al treilea rând, bosonul Higgs recent descoperit. Semnificația acestui boson este că un anumit câmp Higgs se extinde în tot Universul, din care acest boson este un cuantic. Acest domeniu, din nou, este peste tot și peste tot, nu te poți ascunde de el (conform conceptelor științifice moderne), ceea ce înseamnă că chiar și în cel mai gol vid este mereu prezent.

În al patrulea rând, altele câmpuri universale sau regulat rahat întunecat despre care încă nu știm și nu știm.

Toate acestea ne spun că până și cel mai risipitor metru cub de vid mai conține ceva energie (cel puțin suma celor deja menționate), adică. Se poate spune, deși foarte figurat, că un metru cub de vid cântărește ceva, pentru că dacă există energie în el, atunci emcekvadrat este același!

Din care este oficial acceptat în știință astăzi să se considere vidul absolut nu ceva „absolut gol”, ci ceva care are, în principiu, valoarea energetică minimă posibilă. Dacă desenați un grafic al energiei, obțineți acest squiggle:

Din poză sunt imediat vizibile și înțelese mai multe lucruri (de aceea am adus-o în discuție).

Vidul nostru este în cel mai jos punct roșu al graficului, valoarea energiei acolo este minimă, dar nu este egală cu zero. Graficul nu atinge axa zero, ci este situat puțin deasupra acesteia.

Și apoi toate ideile din serie sunt luate deoparte - „din moment ce energia vidului nu este egală cu zero, este posibil să o punem în afaceri cumva, să zicem, să construim un fel de centrală electrică vicleană care funcționează pe vid?” Este evident că este imposibil. Dacă puneți mingea în gaură, indiferent ce ați face cu ea, se va întoarce totuși la punctul cel mai de jos. Acestea. pentru a construi un fel de „motor pe energia vidului”, trebuie să luați această energie din vid și să o dați motorului, dar acest lucru este imposibil de făcut, energia vidului este deja la minim.

Acum să trecem la un vid fals. De îndată ce oamenii de știință au ghicit imaginea pe care am citat-o ​​mai sus, imediat a apărut suspiciunea, ce se întâmplă dacă asta nu întreaga imagine dar doar o parte din ea? Brusc, dacă ne îndepărtăm doi pași de el, atunci vom avea o perspectivă mai largă și imaginea completă va arăta de fapt astfel:

Acestea. ceea ce numim adevăratul nostru vid este doar una dintre gropi (Vidul A). Când vidul real, adevărat adevărat este și mai jos (Vidul B). Poate că în acel vid intensitatea câmpului Higgs este mai mică, sau există mai puțină energie întunecată sau ceva de genul ăsta. În acest caz, în Universul nostru, obținem nu un vid adevărat, ci un vid fals. Ei bine, fals și fals. Pentru noi, nu este mare diferență, putem trăi toată viața în acest vid fals și să nu ne suflem capul. Și nici măcar nu știu că el de fapt fals, dar există undeva mult mai adevarat.

Dar există întotdeauna șansa ca acest freebie să se termine brusc. Natura tinde întotdeauna spre un minim de energii. Ea însăși nu poate sări dintr-un vid fals într-unul adevărat (de la o gaură mică la una mai mare) nu are voie și pereții interferează.

Dar dacă „împinge mingea mai tare”? Ce se întâmplă dacă ai lovi vidul cu atâta energie încât sări în sus și se revarsă într-o stare de alt vid, mai adevărat? Apropo, acesta se poate dovedi a fi fals, lângă care va exista deja Adevărat adevărat, dar pentru noi nu este important. Pentru noi este important să se întâmple niște prostii, iar vidul nostru să sară din starea noastră în următoarea, „mai jos”.

Lasă-mă să-ți spun chiar acum că va fi foarte rău. Și tuturor și tuturor. Un bun articol non-ficțiune nu este complet fără un mic Armaghedian la sfârșit. Și atunci sfârșitul lumii vine pentru toată lumea și total. Proprietățile tuturor celorlalte particule și câmpuri din el depind de proprietățile vidului. Toți electronii și protonii noștri, din care suntem făcuți, își vor schimba imediat proprietățile, vor avea sarcini diferite, sau niște rotiri sau alte prostii nebunești. Și asta înseamnă că toți atomii vor cădea imediat în bucăți, sau se vor evapora sau anihila, stelele vor exploda sau se vor stinge, sau... pe scurt, orice se poate întâmpla și, conform legii probabilităților, ceva rău se va întâmpla cu siguranță. . Șansa ca totul să rămână ca înainte este minimă, pentru că dacă modificați ușor oricare dintre constantele Universului existent, întregul se prăbușește imediat. Desigur, un alt Univers se construiește chiar acolo în locul său, dar noi, ca organisme vii, constând din compuși specifici de molecule chimice, nu ne vom bucura deloc de această schimbare.

Nu pot rezista plăcerii de a descrie cum se va întâmpla totul. În primul rând, o bucată („particulă”, „atom”, dacă pot să spun așa) din vid va sări de la o stare falsă la una adevărată, sau cel puțin una inferioară. Și atunci își va trage „pentru sine” toți vecinii săi. Calculele acolo nu sunt foarte simple, dar geniile sumbre au calculat deja că o singură piesă nu o va face - îi va trage pe toată lumea cu ea. Va călca ca apa printr-un tub de la vasul superior spre cel inferior, științific vorbind: gradientul va fi îndreptat spre minimul inferior. În jurul punctului săriturii inițiale, de fapt, la viteza luminii, o minge dintr-un spațiu diferit, un vid diferit, va începe să se umfle. Tot ceea ce atinge mingea, ea absoarbe imediat, transformându-se în praf chiar și o pereche de particule elementare, sau devine grea în plumb și este blocată de o completă imobilitate, sau se aprinde cu un milion de grade, sau chiar toți atomii, toată materia într-un instant se transformă într-un flux pur-radiant energia și cu viteza luminii se împrăștie în toate direcțiile. Aici nu se va putea spune dinainte că orice poate fi, dar evident că nu rămâne la fel. Deoarece granițele mingii zboară aproape cu viteza luminii, este imposibil să vezi în avans și să fii avertizat de o catastrofă. Informații că o minge a morții se repezi asupra ta alt vid se propagă aproape cu aceeași viteză cu care se umflă balonul însuși. Doar îți trăiești viața, strângând pâine franțuzească, cacând în comentarii sau fugind de albinele sălbatice din Mozambic și apoi - bam! Totul a dispărut, inclusiv pe tine. Nu va doare, nu va fi înfricoșător, doar într-o clipă lumea noastră se va sfârși și gata. Iar valul va merge mai departe, va absorbi Cassiopeia, nebuloasa Andromeda, superclusterul triunghiular... Va fi un sfârșit de lume foarte plictisitor și nimeni nu va putea să prezică, să nu avertizeze, sau chiar să simtă. Luați în considerare că universul tocmai a stins lumina.

Cum poate începe un astfel de Armogedian? Există două opțiuni. Sau ceva va împinge „bila de vid” atât de sus încât va sări peste bariera care separă diferitele stări de vid. Aceste calcule sunt toate pur ipotetice, desigur. Vaughn Hawking a născut, a născut și a născut, că un astfel de truc ar necesita o energie de ordinul a 100 miliarde GeV sau 100 milioane TeV. Cum a făcut-o, nimeni nu știe. Cel mai probabil, Hawking s-a jucat cu constantele lumii, a împărțit ceva undeva, s-a înmulțit, a luat rădăcini și a dat răspunsul. Ei bine, ca, cu o asemenea energie, ar trebui să se nască un boson Higgs complicat, care din câmpul Higgs obișnuit va face un alt câmp Higgs, cu caracteristici diferite. Și asta înseamnă o densitate diferită de energie a vidului, iar apoi totul urmează scenariul pe care l-am descris mai sus.

Conduce Hawking sau nu - nimeni nu știe. A calculat ceva acolo și ne-a dat rezultatul. Toată presa a trâmbițat imediat - „Hawking a prezis sfârșitul lumii, este programat pentru vinerea viitoare!” Cineva a estimat deja dimensiunea ciocnitorului necesară pentru a obține astfel de energii, trebuie să fie mult mai mare decât planeta Pământ. Dar aici este chestia.

Îți amintești, înainte de lansarea LHC, a existat o isterie în lume (mai mult, desigur, în presă) că s-ar forma o gaură neagră teribilă în urma coliziunilor la ciocnizor, care ne-ar mânca pe toți? Energiile de coliziune la LHC, dacă nu știți, vă puteți uita pe Wikipedia - 14 TeV (14x10 12 electron volți). Și așa-numitele „raze cosmice” cad periodic pe Pământ direct pe cap de sus, în care unele particule ating energii de milioane de ori mai mari decât astfel de energii. Nu se știe de unde provin aceste particule. Și mai rău, nu ar trebui să existe deloc. Există așa-numita limită GZK (limita Greisen-Zatsepin-Kuzmin, după numele oamenilor de știință care au descoperit-o). El spune că o particulă cu o energie mai mare de 50 EeV (exaelectronvolt, 5x10 19) nu poate zbura pe Pământ. Toate particulele cu energii mai mari trebuie să fie literal „încetiniți radiația de fundal”și să nu ajungă pe pământ. Dar haide, ei zboară, și cu energii mult mai mari. Acesta este încă un mister nerezolvat al științei, de unde își au originea și cum ajung la noi, de unde paradoxul cu același nume.

Deci, aceste particule există, ele zboară către noi și eliberează ordine de energie mult mai mari decât își pot imagina oamenii patetici cu toate LHC-urile și sincrofazotronii lor. Și nimic, nu se formează găuri negre, Universul nu moare. Așa că este prea devreme să ne facem griji despre asta, cel mai probabil nu ar trebui să ne fie frică de niciun boson viclean.

Dar există o altă variantă de sărituri în vid de la o stare falsă la una adevărată. Spontan. Nu depinde de nimic, nu de particule, energii și ciocniri. Datorită doar legilor mecanicii cuantice. În această mecanică, există un așa-numit efect de tunel, atunci când o particulă poate să „sare peste un potențial munte” și să ajungă în spatele lui, în sensul literal - ca un tunel prin și drept. În acest caz, acesta nu este un fel de incident amuzant al teoriei, interesant doar sub forma unei formule viclene pe hârtie. Cu toții, chiar acum, folosim acest efect în electronica noastră, de exemplu, în computerul sau tableta cu care citiți mesajul curent, probabil că există și o diodă tunel, un tranzistor sau un alt microcircuit complicat care direct folosește acest efect mecanic cuantic pentru beneficiul său direct (adică al nostru).

Deci, într-o situație cu un vid fals, se poate întâmpla ca un fel de ticălos să o ia și să sară peste munte fără niciun motiv. Și trage restul universului cu el. Șansele unui astfel de rezultat sunt foarte, foarte mici (în mecanica cuantică, în general, orice se poate întâmpla, dar cu o anumită probabilitate în fiecare caz specific). Aici, riscurile sunt în general incalculabil de mici, numărul de zerouri după virgulă zecimală în probabilitatea unui astfel de eveniment nu se va încadra în nicio galaxie chiar dacă sunt tipărite cu litere mici direct în vid. Totuși, universul este și destul de mare (poate infinit). Cine știe, poate undeva s-a produs deja acest salt de tranziție, iar un alt Univers se mișcă spre noi cu sabia sfârâitoare a lui Nemesis cu viteza luminii, cu nou, imbunatatit(dar, vai, nu pentru noi) prin legile fizicii.

Pe de altă parte, dacă acest glob și-a apărut la un miliard de ani lumină distanță, nu trebuie să vă faceți griji. Va mai rămâne un miliard (sau cinci sau zece, cine știe) de ani. În acest timp, se vor întâmpla cu siguranță multe mai multe evenimente și cataclisme interesante și mortale, civilizația umană va avea ocazia să fie distrusă de o sută de ori mai mult - merită să ne temem de prima sută, în plus, instantanee și nedureroasă?