Kosmiskt, fysiskt och falskt vakuum. Falskt vakuum Sant och falskt vakuum

För inte så länge sedan fanns det nyheter i media med en extremt panikartad rubrik: fysiker ska ha fått reda på att Higgs-bosonen kommer att orsaka universums död! En detaljerad beskrivning av vad som egentligen menades finns i vårt nyhetsbrev Ryktena om universums död är kraftigt överdrivna. Det är användbart att komplettera den här beskrivningen med en uppgift som - med några tips - ligger inom en bra elevs makt. Det kommer att ta itu med inget mindre än kvantförfallet av vakuumet.

I kvantvärlden finns det något sådant som tunnling. Detta är namnet på rörelsen av en kvantpartikel, vilket skulle vara omöjligt inom ramen för klassisk mekanik. Låt oss till exempel säga att vi har en dubbelpotentialbrunn där ett minimum är något djupare än det andra (Fig. 2). Klassisk mekanik säger att om en partikel placeras i botten av ett mindre djupt hål, kommer den att förbli där för alltid. Kvantmekaniken förutspår att partikeln inte kommer att stanna där för alltid: efter en tid kan den redan hittas i ett djupare minimum. Den tunnlade trots att den inte hade tillräckligt med energi för att röra sig smidigt över den potentiella barriären som skiljer de två bottennivåerna åt.

Den enklaste versionen av denna situation är "Higgs"-fältet h(r) med följande potentiella energitäthet (det kallas också "potential"):

Här rär en tredimensionell rumslig koordinat, v- någon energidimension (för ett riktigt Higgs-fält är det ungefär lika med 246 GeV). Minsta energi kommer att vara när fältet i hela utrymmet h(r) kommer att vara lika med en konstant: v eller - v. Varje rymdvarierande fält kommer nödvändigtvis att resultera i mer energi totalt sett. Höjden på den potentiella barriären som skiljer två minima är

I denna form är båda värdena för vakuummedelfältet lika, eftersom potentialen är symmetrisk. Men det visar sig att i icke-minimala versioner av Higgs-mekanismen, en situation som liknar Fig. 2. I dem är potentialen något sned "till förmån" för ett av minima (Fig. 3). I det här fallet ändras praktiskt taget inte formen och höjden på den potentiella barriären (så man kan använda formeln för δ ), men mellan de två minima finns det en skillnad i energitätheten ε . Att snedställningen är liten betyder det δ /ε ≫ 1.

Nu den viktigaste punkten. De två "dammsugarna" är nu olika. Den som är djupare - det sanna vakuumet - motsvarar den lägsta energitätheten, och den är evig. Den som är högre - ett falskt vakuum - är inte helt stabilt. Tills vidare kan det se ut som ett vanligt vakuum, och partiklar kan också flyga i det, interaktioner kan uppstå och stjärnor och planeter kan bildas. Men det finns alltid möjligheten att detta vakuum kommer att "bryta", att det kommer att tunneleras in i ett mer stabilt verkligt vakuum.

Detta kvantförfall av vakuum ser ut så här. Vid någon punkt i universum, som är i ett tillstånd av "falskt vakuum", uppstår en bubbla av sant vakuum (Fig. 1). "Visas" är ett villkorligt uttalande; detta betyder att Higgsfältet i denna region av rymden har tunnlat in i det verkliga vakuumet. Övergången mellan området med sant och falskt vakuum kan inte vara diskontinuerligt, teorin tillåter inte en sådan möjlighet. Därför finns det en tunn mellanzon (bubbelvägg) där Higgsfältet smidigt passerar från ett vakuum till ett annat och övervinner en potentiell barriär längs vägen.

Om denna bubbla är energetiskt gynnsam, kommer den att börja expandera, långsamt till en början, men sedan accelerera till ljusets hastighet. Med en sådan övergång kommer partiklarnas egenskaper att förändras dramatiskt, och mycket extra energi kommer att frigöras i universum, som tidigare lagrades i ett falskt vakuum. Med andra ord kommer konsekvenserna av en sådan kollaps av vakuumet att bli katastrofala för alla strukturer som bebodde det "gamla" universum. Denna process påminner på många sätt om uppkokningen av en överhettad vätska, men det är naturligtvis inte samma skala här.

En uppgift

Förklaring om måttenheter och dimensioner. Inom kvantmekaniken används ofta de så kallade naturliga måttenheterna, där allt uttrycks i termer av energier, och Plancks konstant ( ħ ) och ljusets hastighet ( c) ingår i definitionen av måttenheten. Som ett resultat uttrycks längden inte i meter, utan i reciproka energienheter, till exempel J -1 eller eV -1. Övergångsfaktorn är kombinationen ħc: till exempel, 1 GeV –1 motsvarar längd = 1 GeV –1 · ħc= 0,197 fm. Av denna anledning uttrycks energitätheten, vars verkliga dimension är J m -3 , här i energienheter till fjärde potensen. Följaktligen kommer ytspänningskoefficienten med dimensionen J m -2 att uttryckas i naturliga enheter i termer av den kuberade energin.

Tips 1

Naturligtvis är en ärlig fullfjädrad lösning ett allvarligt vetenskapligt problem. En mycket grov uppskattning av livslängden kan dock ges från ganska enkla argument baserade på dimensionsanalys. Låt oss genast säga att tiden före kollapsen kommer att bli exponentiellt lång, T ~ eB, och det krävs att uppskatta hur kvantiteten B beror på förhållandet δ /ε .

Tips 2

Låt oss betrakta en orörlig bubbla av "verkligt vakuum" av radie R i universum, som är i ett tillstånd av "falskt vakuum". Låt oss uppskatta den totala energin för denna bubbla i förhållande till det falska vakuumet. Bubblan är fylld med ett verkligt vakuum som ger bubblan en negativ energi. Bubblan har dock tunna väggar där Higgsfältet smidigt övergår från sant till falskt vakuum. Dessa väggar har positiv energi, liknande ytspänningen vid vätskegränsen. Baserat på dimensionella överväganden, uppskatta ytspänningskoefficienten för väggen i detta problem. Efter det, hitta den kritiska storleken på bubblan, som måste dyka upp någonstans i universum, så att sönderfallet av vakuumet börjar från det. I det sista steget, försök att förstå hur sannolikheten för en sådan bubbla i universum beror på dess storlek. Byt sedan ut den hittade storleken och få svaret.

Lösning

Steg 1. Den totala energin för en tunnväggig bubbla med radie Rär lika med

Den kritiska storleken på bubblan, från vilken sönderfallet av vakuumet i hela universum kommer att börja, beräknas på samma sätt som den kritiska storleken på ångbubblan för början av kokning av en överhettad vätska. Det är bara nödvändigt att den totala energin för denna bubbla är negativ. Av detta får vi att bubblans kritiska radie är lika med

Ytspänningen σ kan uppskattas efter dimension, men det finns en subtilitet. I allmänhet fungerar uppskattningar baserade på dimensioner när en dimensionslös parameter inte visas i problemet. Det finns ett sådant alternativ här: δ /ε . Enbart utifrån dimensionella överväganden kan det därför inte sägas om σ ordning δ 3/4, eller beställ ε 3/4 , eller någon kombination av dem av lämplig dimension.

Men här kommer ytterligare ett fysiskt argument till undsättning. Värde ε bör inte inkluderas i denna formel, åtminstone så länge den förblir liten. Det finns faktiskt ytspänning här eftersom Higgsfältet "rullar över berget". Förekomsten av en liten "höjdskillnad" spelar här ingen nämnvärd roll; ungefär samma ytspänning kommer att vara noll ε . Därför kan man av detta dra slutsatsen att σ ~ δ 3/4 ~ v 3 (vi uppmärksammar inte en möjlig numerisk koefficient, vi är bara intresserade av beroendet mellan kvantiteterna). Därför får vi att den kritiska bubbelstorleken är lika stor i storleksordningen

Steg 2 Nu måste vi få sannolikheten för en sådan bubbla i universum. Låt oss föreställa oss att hela utrymmet är "delat" i små volymer r = 1/v(i naturliga enheter!). En sådan storlek valdes inte av en slump: enligt osäkerhetsrelationen, kvantfluktuationer med ordningens energier v. Detta innebär att den potentiella energitätheten för Higgsfältet fluktuerar upp till värden i ordningen v 4 = δ . Med andra ord, i en sådan volym hoppar Higgsfältet lätt fram och tillbaka, och kan i synnerhet gå över ett potentiellt berg.

Beteckna med sid sannolikheten att i denna lilla volym i tiden τv = 1/v det kommer att ske ett hopp från ett falskt vakuum till ett sant. Det är tydligt att denna sannolikhet är stor. Det exakta värdet är absolut inte viktigt för oss, det kan vara 99% och 50% och 1%, detta kommer inte att påverka uppskattningarna. Men det kommer att vara bekvämt för oss att skriva denna sannolikhet i exponentiell form: sid = e – q, där numret q enhetsordning.

För att en äkta vakuumbubbla ska uppstå behöver vi detta hopp ske synkront (det vill säga inom tiden τv) på en gång i hela storleksbubblan Rc. Den här bubblan har

små volymer, och var och en av dem hoppar oberoende med sannolikhet sid. Så sannolikheten att de alla hoppar på en gång är

och den numeriska koefficienten q, som är av enhetsordningen, har vi försummat här. Genom att ersätta värdena ovan får vi sannolikheten för att en bubbla föds på en given plats i rymden under tiden τv:

Steg 3 Nu tar vi hänsyn till dimensionerna för den synliga delen av universum, vars radie betecknas med R U. Den kritiska bubblan kan födas var som helst i universum som innehåller ( R U/Rc) 3 sådana bubblor. Om du väntar på tid T, då kommer universum att ha T/τv försöker skapa en sådan bubbla. Därför, om du väntar väldigt länge och ser på hela universum som helhet, kommer det förr eller senare att hända någonstans. Typisk väntetid kommer att vara av ordningen

Det ses att för δ /ε ≫ 1 denna tid kan vara väldigt lång.

I princip är detta redan det önskade svaret. Men här är det nyttigt att säga något annat. En mer exakt analys visar att värdet B innehåller också en ganska stor numerisk koefficient:

Därför även om förhållandet δ /ε är inte så stor, till exempel lika med två, då exponenten B kommer fortfarande att vara stor, så att livslängden för det metastabila vakuumet kommer att vara enorm, långt överstigande universums nuvarande ålder.

Efterord

Denna typ av uppskattning - inte i relation till Higgs-bosonen, utan i ett bredare sammanhang - gavs först av de sovjetiska fysikerna Kobzarev, Okun och Voloshin 1974. Tre år senare löstes problemet av Coleman på ett mycket mer rigoröst sätt. Detta följdes av en serie artiklar med en ännu mer exakt analys av sönderfallet av ett metastabilt vakuum, där gravitationseffekter för övrigt visade sig vara mycket viktiga. Denna process, och själva möjligheten att använda ett metastabilt vakuum, kom sedan stadigt in i kosmologin som ett möjligt scenario för universums utveckling i dess tidigaste skeden.

Det är intressant att nyligen hände en annan sicksack i den här historien. För ett och ett halvt år sedan uttrycktes misstankar om att metastabila vakuum inte alls kan existera i vår rumtid, eftersom de inte alls sönderfaller långsamt, som man trodde hittills, utan tvärtom - oändligt snabbt. Men sedan framfördes en motinvändning mot dessa misstankar: slutsatsen om oändligt snabbt förfall är baserad på en omotiverad extrapolering av formler bortom gränserna för tillämpligheten av fysikens lagar som vi känner till. Så larmet visade sig vara falskt, och metastabila vakuumtillstånd, åtminstone i teorin, är acceptabla.

För att återgå till diskussionen om huruvida Higgs-vakuumet i standardmodellen är stabilt eller inte, betonar vi att situationen där är något annorlunda (potentialen ser annorlunda ut och siffrorna är väldigt olika). Men den allmänna "moralen" förblir densamma: om barriären är hög kommer det att ta väldigt lång tid att förfalla; om barriären är liten kommer förfallet att gå ganska snabbt. Lyckligtvis hotar detta oss inte.

Det mest otroliga slutet av världen skulle vara förstörelsen av världen som ett resultat av kollapsen av ett falskt vakuum. I det här fallet skulle inte bara människor, planeten, solen och Vintergatan, utan hela det observerbara universum upphöra att existera. Forskare, i synnerhet filosofen Nick Bostrom, författaren till verket "Lever du i en datorsimulering?", har upprepade gånger skrämt mänskligheten med en sådan framtid. Hur farligt är det sanna vakuumet för livet på jorden - i materialet "Lenta.ru".

Vakuum i kvantfältteorin motsvarar tillståndet i systemet med lägsta möjliga energi. Alla fysiska processer i en sådan värld sker med energier som överstiger detta nollvärde. Under tiden är det möjligt att universum eller dess observerbara del befinner sig i ett metastabilt, eller falskt, vakuum. Detta innebär att det finns en ännu mer gynnsam energiposition som universum kan utvecklas till - ett sant vakuum.

En kvantitativ beskrivning av övergången av ett system från ett falskt vakuum till ett sant vakuum föreslogs först på 1970-talet av sovjetiska fysiker. Nästan samtidigt väckte dessa frågor amerikanska forskares uppmärksamhet. Hittills har en matematisk apparat utvecklats som gör det möjligt att uppskatta sannolikheten för att ett system tunnlar från ett initialt, metastabilt tillstånd till ett andra, mer stabilt. Den bygger till stor del på statistisk fysik och kvantfältteori, som ligger till grund för den så kallade kosmologiska bubbelformalismen.

I detta tillvägagångssätt anses den observerbara världen existera i ett falskt vakuum. Detta tillstånd är troligen av metastabil natur - hela universum eller den del av det som en person ser kan vara i ett stabilt tillstånd under ett enormt kosmologiskt tidsintervall, som dock är ändligt. En sann vakuumbubbla kan bildas inuti en falsk vakuumbubbla. Universums utveckling i detta fall sker på grund av förfallet av det initiala metastabila tillståndet.

Bubblan av sant vakuum expanderar inuti bubblan av falskt vakuum i enlighet med den speciella relativitetsteorin, inte snabbare än ljusets hastighet, och förstör all materia i den ursprungliga världen. Därför talar de om det observerbara universums möjliga död. Den kvantitativa analysen av falskt vakuumsönderfall är dock förknippad med stor osäkerhet.

Det viktigaste att göra är att uppskatta sannolikheten för födelsen av en bubbla i en ny kosmologisk fas. Det finns två huvudansatser som gör det möjligt att förenkla problemet så mycket som möjligt och få explicita uttryck för övergångssannolikheten - tunn- och tjockväggsapproximationer. Higgspotentialen (med andra ord - Ginzburg-Landau) i Standardmodellen - det moderna begreppet elementarpartikelfysik - fungerar som ett grundläggande objekt. Den innehåller Higgs-fältet, som är ansvarigt för uppkomsten av en tröghetsmassa i partiklar.

Bildandet av en bubbla av sant vakuum i en bubbla av falskt motsvarar en fasövergång av första ordningen, när systemet genomgår en abrupt och inte kontinuerlig, som i en andra ordningens fasövergång, förändring. Huvudsaken i båda approximationerna är höjden på den potentiella barriären som skiljer det falska och det sanna vakuumet. Tunnväggsapproximationen fungerar när skillnaden mellan potentialens falska och sanna minima är mycket mindre än höjden på barriären mellan dem.

Om väggtjockleken är mycket mindre än bubbelradien, görs det huvudsakliga bidraget till sannolikheten för dess födelse av ytan snarare än bulkenergin. Definitionen av sannolikhet i detta fall reduceras till beräkningen av exponenten. Den tjocka väggens approximation används mycket mindre ofta i fysiskt intressanta teorier. Och det är tydligt varför: i det här fallet är sannolikheten för bildandet av bubblor i en ny fas exponentiellt undertryckt - ett falskt vakuum är praktiskt taget omöjligt att skilja från ett sant.

Sannolikheten för tunnling beror på kvantkorrigeringar av Higgspotentialen, i synnerhet på bidraget från tunga partiklar. För närvarande anses toppkvarken vara den tyngsta elementarpartikeln - dess massa överstiger 173 gigaelektronvolt. Det är därför upptäckten av nya tunga partiklar är så viktig för kosmologiska modeller - det kan påverka förutsägelserna om stabiliteten i den observerade världen.

En speciell roll i sönderfallet av vakuum i gravitationen - krökningen av rum-tid. I synnerhet mikroskopiska svarta hål, som kan uppstå vid kollisioner av högenergipartiklar, ökar sannolikheten för att bubblor ska födas med verkligt vakuum i deras närhet med en faktor på hundratals. Dynamiken i kosmologiska bubblor är ännu mer komplicerad om flera bubblor bildas inuti det ursprungliga universum - expanderar och kolliderar med varandra, de skapar en ny värld med ett sant vakuum.

Idag är det inte känt i vilket tillstånd universum är. Om detta är ett sant vakuum, så finns det inget att oroa sig för. Om det är falskt, så är det med största sannolikhet också - dimensionerna av det observerbara universum är för stora för att en ny bubbla, som expanderar med ljusets hastighet, ska fylla hela världen när som helst rimligt med mänskliga standarder. Det finns dock ett undantag - om en ny fas på något sätt uppstår i mänsklighetens omedelbara närhet. Då kan jorden dö nästan omedelbart.

"Kan du göra något av ingenting, farbror?" - "Nej, min vän, ingenting kommer av ingenting."
Shakespeare, "Kung Lear" (översatt av T.L. Shchepkina-Kupernik)

Vakuum är tomt utrymme. Det används ofta som en synonym för "ingenting". Det är därför idén om vakuumenergi verkade så konstig när den först lades fram av Einstein. Men under påverkan av prestationerna i teorin om elementarpartiklar under de senaste tre decennierna har fysikernas inställning till vakuum förändrats radikalt. Vakuumforskningen fortsätter, och ju mer vi lär oss om det, desto mer komplext och överraskande verkar det.

Enligt moderna teorier om elementarpartiklar är vakuum ett fysiskt objekt; den kan laddas med energi och kan vara i en mängd olika tillstånd. I fysikers terminologi kallas dessa tillstånd för olika vakuum. Typerna av elementarpartiklar, deras massor och interaktioner bestäms av det underliggande vakuumet. Förhållandet mellan partiklar och vakuum liknar det mellan ljudvågor och materialet genom vilket de fortplantar sig. Vakuumet som vi lever i är i det lägsta energitillståndet, det kallas "true vakuum". Det är möjligt att vårt vakuum inte är den lägsta energin. Strängteorin, som idag är huvudkandidaten för rollen som den mest grundläggande fysikaliska teorin, antar förekomsten av vakuum med negativ energi. Om de verkligen existerar, kommer vårt vakuum spontant att sönderfalla med katastrofala konsekvenser för alla materiella föremål som finns i det.

Fysiker har samlat på sig en mängd kunskap om partiklarna som bebor denna typ av vakuum och de krafter som verkar mellan dem. Den starka kärnkraften binder till exempel protoner och neutroner i atomkärnor, elektromagnetiska krafter håller elektroner i sina banor runt kärnor och den svaga kraften är ansvarig för beteendet hos svårfångade lätta partiklar som kallas neutriner. Som deras namn antyder har dessa tre krafter mycket olika styrka, med den elektromagnetiska kraften mellan stark och svag.

Egenskaperna hos elementarpartiklar i andra vakuum kan vara helt annorlunda. Det är inte känt hur många olika vakuum det finns, men elementär partikelfysik antyder att det förmodligen borde finnas minst två till, dessutom med större symmetri och en mindre variation av partiklar och interaktioner. Den första av dessa är det så kallade elektrosvaga vakuumet, där de elektromagnetiska och svaga interaktionerna har samma styrka och framstår som komponenter av en kombinerad kraft. Elektroner i detta vakuum har noll massa och går inte att skilja från neutriner. De rör sig med ljusets hastighet och kan inte hållas inom atomer. Inte konstigt att vi inte lever i den här typen av vakuum.

Det andra är vakuumet i den stora enandet, där alla tre typerna av interaktioner mellan partiklar smälter samman. I detta mycket symmetriska tillstånd blir neutriner, elektroner och kvarkar (som utgör protoner och neutroner) utbytbara. Om ett elektrosvagt vakuum nästan säkert existerar, är Grand Unification-vakuumet en mycket mer spekulativ konstruktion. Partikelteorierna som förutspår dess existens är teoretiskt attraktiva, men involverar extremt höga energier, och deras observationsbevis är sparsamt och mestadels indirekt.

Varje kubikcentimeter av det elektrosvaga vakuumet innehåller en enorm energi och – enligt Einsteins förhållande mellan massa och energi – en enorm massa, cirka tio miljoner biljoner ton (ungefär månens massa). Inför sådana enorma siffror byter fysiker till en förkortad notering av siffror, som uttrycker dem i tiotal. En biljon är en etta följt av 12 nollor; det skrivs som 10^12. Tio miljoner biljoner är en etta följt av 19 nollor; det vill säga masstätheten för det elektrosvaga vakuumet är 10^19 ton per kubikcentimeter. För vakuumet i den stora föreningen visar sig masstätheten vara ännu högre och monstruöst högre - med 10^48 gånger. Naturligtvis har detta vakuum aldrig skapats i ett laboratorium: det skulle kräva mycket mer energi än vad som är tillgängligt med nuvarande teknik.

Jämfört med dessa häpnadsväckande mängder är energin i ett vanligt verkligt vakuum försumbar. Länge ansågs det vara exakt noll, men nya observationer tyder på att vakuumet kan ha en liten positiv energi, vilket motsvarar massan av tre väteatomer per kubikmeter. Betydelsen av denna upptäckt kommer att bli tydlig i kapitel 9, 12 och 14. Högenergidammsugare kallas "falska" eftersom de, till skillnad från verkliga vakuum, är instabila. Efter en kort tid, vanligtvis en liten bråkdel av en sekund, sönderfaller det falska vakuumet, förvandlas till ett sant sådant, och dess överskottsenergi frigörs i form av ett eldklot av elementarpartiklar. I de följande kapitlen kommer vi att titta på processen med vakuumförfall i mycket mer detalj.

Om vakuumet har energi så måste det enligt Einstein också ha spänning. Denna slutsats är lätt att förstå utifrån enkla energiöverväganden. Kraft verkar alltid på ett fysiskt föremål i riktning mot att minska dess energi. (Mer specifikt, potentiell energi, som är den icke-rörliga komponenten av energi.) Till exempel drar gravitationen objekt nedåt, i riktning mot minskande energi. (Gravitationsenergin ökar med höjden över marken.) För ett falskt vakuum är energin proportionell mot volymen den upptar och kan endast minskas genom att krympa volymen. Därför måste det finnas en kraft som gör att vakuumet komprimeras. Denna kraft är spänning.

Men spänningen skapar en frånstötande gravitationseffekt. I fallet med vakuum är repulsionen tre gånger starkare än gravitationsattraktionen på grund av dess massa, så summan är en mycket stark repulsion. Einstein använde denna vakuum-antigravitation för att balansera tyngdkraften hos vanlig materia i sin stationära modell av världen. Han fann att balans uppnås när materiens masstäthet är två gånger vakuumet. Guth föreslog en annan plan: istället för att balansera universum ville han blåsa upp det. Så han lät den frånstötande gravitationen av det falska vakuumet dominera obehindrat.

rymdinflation

Alan Guth på sitt kontor vid MIT. Guth är den stolta vinnaren av 1995 års Boston Globe-tävling för det röriga skåpet.

Vad skulle hända om, i det avlägsna förflutna, universums rymd var i ett tillstånd av falskt vakuum? Om materiens densitet under den eran var mindre än vad som krävdes för att balansera universum, då skulle frånstötande gravitation ha dominerat. Detta skulle få universum att expandera, även om det inte expanderade från början.
För att göra våra idéer mer bestämda kommer vi att anta att universum är stängt. Sedan blåser den upp som ballongen i figur 3.1. När universums volym växer blir materia försållad och dess densitet minskar. Emellertid är den falska vakuummasstätheten en fast konstant; det förblir alltid detsamma. Så mycket snabbt blir materiens densitet försumbar, vi står kvar med ett enhetligt expanderande hav av falskt vakuum.

Expansionen orsakas av spänningen i det falska vakuumet, som är större än attraktionen förknippad med dess masstäthet. Eftersom ingen av dessa storheter förändras med tiden förblir expansionshastigheten konstant med en hög grad av noggrannhet. Denna hastighet kännetecknas av den proportion i vilken universum expanderar per tidsenhet (säg en sekund). I mening är detta värde mycket likt inflationstakten i ekonomin - den procentuella ökningen av priserna per år. 1980, när Guth undervisade på ett seminarium vid Harvard, var inflationen i USA 14 %. Om detta värde förblev oförändrat skulle priserna fördubblas vart 5,3:e år. På samma sätt innebär en konstant expansionshastighet av universum att det finns ett fast tidsintervall under vilket universums storlek fördubblas.

Tillväxt som kännetecknas av en konstant fördubblingstid kallas exponentiell tillväxt. Det är känt att det leder till gigantiska siffror mycket snabbt. Om idag en pizzaskiva kostar $1, så kommer priset efter 10 dubbleringscykler (53 år i vårt exempel), att vara $1024, och efter 330 cykler kommer det att nå $10^100. Detta kolossala nummer, en följt av 100 nollor, har ett speciellt namn - googol. Guth föreslog att man skulle använda termen inflation i kosmologin för att beskriva universums exponentiella expansion.

Fördubblingstiden för ett universum fyllt med ett falskt vakuum är otroligt kort. Och ju högre vakuumenergin är, desto kortare är den. I fallet med ett elektrosvagt vakuum skulle universum expandera med en faktor av en googol på en trettiondels mikrosekund, och i närvaro av ett Grand Unification-vakuum skulle detta ske 10^26 gånger snabbare. På en så kort bråkdel av en sekund kommer ett område av storleken av en atom att blåsa upp till en storlek som är mycket större än hela det observerbara universum idag.

Eftersom det falska vakuumet är instabilt, sönderfaller det så småningom och dess energi antänder ett eldklot av partiklar. Denna händelse markerar slutet på inflationen och början på normal kosmologisk evolution. Alltså, från ett litet initialt embryo får vi ett enormt hett expanderande universum. Och som en extra bonus eliminerar det här scenariot mirakulöst de problem med horisonten och platt geometri som är karakteristiska för Big Bang-kosmologin.

Kärnan i horisontproblemet är att avstånden mellan vissa delar av det observerbara universum är sådana att de alltid tycks ha varit större än avståndet som ljuset tillryggalagt sedan Big Bang. Detta tyder på att de aldrig interagerade med varandra, och då är det svårt att förklara hur de uppnådde nästan exakt jämställdhet i temperaturer och densiteter. I den vanliga Big Bang-teorin växer ljusets väg i proportion till universums ålder, medan avståndet mellan regioner ökar långsammare när den kosmiska expansionen bromsas av gravitationen. Områden som inte kan samverka idag kommer att kunna påverka varandra i framtiden, när ljuset äntligen täcker det avstånd som skiljer dem åt. Men förr i tiden blev avståndet som ljuset tillryggalagt ännu kortare än det borde vara, så om regionerna inte kan interagera idag, kunde de definitivt inte göra det tidigare. Roten till problemet är därför relaterad till gravitationens attraktiva natur, på grund av vilken expansionen gradvis saktar ner.

Men i ett falskt vakuumuniversum är gravitationen frånstötande, och istället för att bromsa expansionen snabbar den upp den. I det här fallet är situationen den omvända: områden som kan utbyta ljussignaler kommer att förlora denna möjlighet i framtiden. Och, ännu viktigare, de områden som är otillgängliga för varandra idag måste ha interagerat tidigare. Horisontproblemet är borta!

Problemet med platt utrymme löses lika enkelt. Det visar sig att universum rör sig bort från den kritiska densiteten endast om dess expansion saktar ner. I fallet med en accelererad inflationsexpansion är det motsatta: universum närmar sig en kritisk densitet, vilket betyder att det blir plattare. Eftersom inflationen förstorar universum med en kolossal faktor ser vi bara en liten bråkdel av den. Detta observerbara område verkar platt, likt vår jord, som också verkar platt när det ses nära ytan. Så, en kort period av inflation gör universum stort, varmt, enhetligt och platt, vilket skapar precis den typ av initiala förutsättningar som krävs för standard big bang-kosmologi...

Domedagsförutsägelser är en ny trend inom populärkulturen på senare tid. Futurologer och ockultister av alla slag tävlar i att beskriva den färgglada finalen i mänsklighetens historia. Forskare släpar inte efter världstrender och tror att orsaken till jordens död kommer att vara samspelet mellan två enheter - falskt och sant vakuum. Handlingen är så intressant att den drar på sig en Hollywood-blockbuster.

Disambiguation

Innan du fortsätter att dechiffrera begreppen kvantmekanik är det nödvändigt att fråga om vad som investeras i konceptet " Vakuum' i olika sammanhang:

1. I det allmänna fallet anses detta utrymme sakna materia. Översatt från latin, översätts ordet som "frihet" eller "tomhet";
2. Inom teknik och tillämpad fysik: varje utrymme där trycket är under atmosfärstrycket. Så det engelska namnet för dammsugaren är " Vakuumrengöringsmedel”hänvisar just till denna tolkning;
3. I samband med 1800-talets naturvetenskapliga forskning: det är en miljö fylld med ett allestädes närvarande ämne som kallas eter;
4. Inom elektromagnetism: referensmedium för elektromagnetisk verkan. Det skapar inga hinder för spridningen av strålning. I den är principen för överlagring av två elektriska potentialer bara ett enkelt tillägg av varje potential.

Filosofiska dispyter angående begreppen "tomhet" och "ingenting" har pågått i mer än två tusen år. De första försöken att trampa på denna ostadiga njure gjordes av Platon, men hans idéer förkastades omedelbart: ingenting kan uppfattas av sinnena - vilket gör att dess existens inte kan bevisas.

Vad är sant vakuum?

Oftast, i laboratorie- och naturliga förhållanden, hanterar fysiker det så kallade partiella vakuumet, som avviker från "sterila" förhållanden med en viss mängd. Yttre rymden kan fungera som ett exempel på ett sådant "undervakuum":

• Den har en extremt låg densitet och tryck;
• Men även i det interstellära rymden finns det några få väteatomer per kubikmeter;
• Planeter och stjärnor är ännu längre från idealiska förhållanden: de har sin atmosfär på grund av gravitationsattraktion;
• Faktum är att rymden är ett försålt plasma fyllt med laddade partiklar och elektromagnetiska fält.

I motsats till en sådan ofullkomlig modell finns begreppet ett "idealt vakuum", som är det så kallade grundtillståndet i kvantfältteorin:

• Detta är tillståndet med lägsta möjliga (noll) energi;
• Det kan inte uppnås experimentellt, det finns bara "på spetsen av en penna";
• Trots de genomsnittliga nollvärdena för de elektriska och magnetiska fälten är deras dispersioner inte lika med noll;
• Ibland dyker virtuella partiklar upp och försvinner i ett sådant "tomrum" (ett fenomen som kallas fluktuation).

Fysiska teorier

Inom ramen för modern kvantfysik är teorin om det verkliga fysiska vakuumet fortfarande inte fullt utvecklad. Det finns flera sätt att studera detta fenomen:

1. Massor av partiklar med liten energi;
2. Ett cellulärt medium som har ett negativt tryck;
3. En kvantvätska som består av fotoniska partiklar. De är sammanlänkade i en mosaik som liknar en kristallin kemisk bindning;
4. Vätska av kvasipartiklar med superfluidegenskaper;
5. Enligt den engelske vetenskapsmannen Paul Dirac är detta ett oändligt hav av partiklar med energier under noll.

Den historiskt dominerande tolkningen av det latinska begreppet "vakuum" som "tomhet" används inte idag.

Tvärtom har dess ontologiska innebörd förändrats: istället för "ingenting" (tomt utrymme) - "något" (innehåller alla tings potential). Fysiker tror att vakuum kan ge upphov till alla fenomen i den yttre världen och är den mest grundläggande enheten i universum. Och därför - inte helt känt.

Vad är ett falskt vakuum?

En av de mest populära hypoteserna angående "innehållstomhetens" natur tillhör de amerikanska fysikerna Frank Wilczek och Michael Turner. De lade först fram teorin om det så kallade "falska vakuumet", som har följande egenskaper:

• Dess energinivå är extremt liten, men inte lika med noll, i motsats till det verkliga vakuumet;
• Förmodligen kan ett sådant tillstånd uppstå när det maximala antalet partiklar och energi avlägsnas från det vanliga utrymmet. En sådan operation kommer att leda till uppkomsten av kvantfält med ett lokalt energiminimum;
• Tillståndet kännetecknas av instabilitet på grund av "tunneleffekten", när elementarpartiklar lätt kringgår den potentiella barriären och övergår till lägre energitillstånd;
• Ett imaginärt vakuum tenderar att förvandlas till ett sant sådant. Den matematiska modellen för denna övergång utvecklades redan på 1970-talet av sovjetiska vetenskapsmän.

Fenomenet i vilda djur har ännu inte registrerats. Det finns bara teoretiska antaganden om hela universums natur, som kommer att diskuteras nedan.

existentiellt hot

Otillräcklig kunskap om fundamentala kosmologiska frågor öppnar stora möjligheter för fysikers vilda fantasi. En av de nu populärvetenskapliga "skräckhistorierna" gäller hotet mot universum om det senare är i ett tillstånd av minimal energi:

• Forskarna Eric Max Tegmark och Nick Bostrom var de första som startade en diskussion om detta ämne. 2005 publicerade de i Nature en sensationell artikel där de utropade alla tings död efter några hundra miljoner år;
• Ett sådant scenario är mycket troligt om universum befinner sig i ett imaginärt vakuum. Detta tillstånd kommer smidigt att flyta in i det verkliga vakuumet, vilket kommer att åtföljas av osäkra men ödesdigra konsekvenser;
• Födelsen av ett nytt tillstånd kan beskrivas som uppkomsten av flera nya inuti en kosmologisk bubbla;
• Dessa bubblor kommer att kollidera med varandra, förena och föda en ny värld;
• Om teorin är korrekt kommer bubblan att expandera i en monstruös hastighet och livets död på jorden kommer att vara nästan omedelbar.

Den apokalyptiska handlingen låg till grund för romanen Poseidon Wakes (2015) av den brittiske författaren Alastair Reynolds.

Relativiteten i den vetenskapliga bilden av världen kan slå ut marken under dina fötter. Förutom begreppet tomhet, förståeligt för varje lekman, har fysiker lagt fram "nästan-tomhet", som ligger oändligt nära den, men ändå innehåller ett visst minimum av energi. Så med enkla ord kan man beskriva falskt och sant vakuum. För en mer detaljerad bekantskap med fenomenet krävs en djup teknisk utbildning.

Video: varför ett falskt vakuum kan förstöra universum?

I den här videon kommer fysikern Roberto Stevens att berätta hur universum kan försvinna på några sekunder:

Om du plötsligt följa vetenskapliga och nästan vetenskapliga nyheter, kanske du har stött på en annan skräckhistoria från Stephen Hawking. Han är där igen och hotar hela världen med Harmagedon. Närmare bestämt sa Hawking förstås inget sådant, han marknadsför bara sin nya bok Starmus, som släpps i oktober, och media tar som vanligt upp och sprider budskapet runt om i världen - "Hawking sa att det finns två vakuum i världen, falskt och sant Snart kommer allt som är falskt att bli sant och allt kommer att vara fullbordat."

Naturligtvis är detta fullständigt nonsens och du ska inte vara rädd, Armageddon skjuts upp på obestämd tid. Men vad är ett falskt vakuum och varför du inte ska vara rädd för det skulle jag vilja berätta för dig. Traditionellt kommer jag att göra det på fingrar™.

Idén är förresten ganska gammal och Hawking kom inte på den. Den har cirkulerat i vetenskapliga kretsar sedan 1970-talet. Och Hawking verkar ha hittat en annan knepig lösning på detta ännu helt teoretiskt begrepp. För att förstå vad som är falskt vakuum, måste du först ta reda på vad ett sant, verkligt vakuum är.

Genom själva betydelsen av ordet "vakuum" verkar det vara fullständig, absolut tomhet. Men vi har tomhet så att säga, varierande grad av friskhet låt oss gå igenom var och en.

Titta på rummet från bilden på inlägget, vanligtvis om det inte finns några personer i rummet så säger de om det att det är tomt. Men trots allt, förutom människor kan det finnas en massa olika föremål i rummet, stolar, soffor, skåp, mattor på väggarna (och de ska ligga på golvet!) Och så vidare.

Vi kommer att ta bort alla föremål från rummet, och absolut allt - vi kommer att vrida uttagen från väggarna, riva av golvlisterna, ta bort laminatet och riva upp fönsterbrädorna. Nu är rummet helt tomt. Men är det ett vakuum? Hon är full av luft! Förresten, en kubikmeter luft vid havsnivån väger ungefär ett kilogram och en kubikmeter vatten väger exakt ett ton. Det betyder att i ett standardrum på 3x5 meter finns det lite mindre än 40 kilo luft, med tanke på standardtaken i Chrusjtjov.

Men de tog också bort luften, d.v.s. alla molekyler, allt ämne som fanns inuti, nu har vi ett vakuum? Nej, det finns fortfarande många fält! Om rummet är ljust (glödlampan, baldos, de glömde att ta bort den!), Det betyder att fotoner av ljus flyger fram och tillbaka runt rummet. Om någon sätter en Wi-Fi-åtkomstpunkt intill väggen, skickar Wi-Fi oss också sina elektriska vågor in i rummet. Dessutom fångas mobilnätet från närmaste torn, plus att hela rummet är genomsyrat av radio- och TV-frekvenser, och jag är fortfarande tyst om att en supernova exploderade i nebulosan från stjärnbilden Hercules och översvämmade hela vårt rum, men vad är rummet, hela jorden med gammastrålning. Vi kommer att ta bort all möjlig elektromagnetisk strålning från rummet, skärma det helt. Hur som helst, rummet är fullt av CMB (lycka till att få ut det!) och genomborrat av biljoner neutriner för varje kubikmillimeter volym. A-a-a-a!!!

Kort sagt, de spände sig och tog bort allt, allt, allt, allt som var möjligt från rummet. Skyddade från allt, och för att skydda mot neutriner byggde de blyväggar 2-3 ljusår tjocka runt om. Först nu har vi börjat närma oss begreppet absolut vakuum. Detta förekommer naturligtvis inte i naturen. Men långt, långt ifrån galaxer, i rymdens tomrum, kan du hitta något liknande, även om det fortfarande inte finns någonstans att fly från den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen. Men även där kommer antingen en herrelös proton att glida igenom, eller en neutrino, eller så kommer ett par fotoner från någon närmaste galax att anlända.

Så vi tog bort allt, absolut allt som är möjligt från rummet, blev helt rent, fräsch, frostig vakuumtemperatur 0 Kelvin (eftersom det inte finns någon materia, inga fält - ingen temperatur) och undrade vad det var för energi som fanns i detta rums volym. Det logiska svaret blir exakt noll, och sedan omedelbart - ja!

Faktum är att det finns saker som vi kan ta bort från rummet (vakuum), och det finns saker som inte kan tas bort därifrån. I grunden.

För det första är dessa de så kallade kvantvakuumfluktuationerna. Vad är det i detalj att förklara under lång tid, på fingrar™ vi kan säga att även i ett absolut tomt vakuum på kvantnivå, sker ständigt någon form av rörelse. Vakuumet kokar på kvantnivå, i det föds otaliga virtuella partiklar och försvinner utan avbrott, antingen hoppar de upp ur Dirac-havet eller dyker tillbaka. Det är omöjligt att skydda från vakuumfluktuationer, detta är en egenskap hos själva vakuumet, de finns alltid där.

För det andra hände det att någon spillde i ett vakuum mörk energi. Detta är den som är ansvarig för den accelererade avstötningen av galaxer. Vi har ingen aning om vad det här är för energi, vi trodde att det här var vakuumfluktuationer, men sedan räknade vi - nej, det är de inte. Och någonting annat. "Dark Energy" är bara ett namn. Kanske är det inte alls mörkt, kanske inte ens energi. Men det finns där, det kan det inte vara. Från det anses det fortfarande helt enkelt som en annan egenskap hos själva vakuumet, som vakuumfluktuationer, men på något sätt annorlunda.

För det tredje, den nyligen upptäckta Higgs Boson. Meningen med detta boson är att ett visst Higgs-fält sträcker sig över hela universum, av vilket detta boson är ett kvantum. Detta fält, återigen, är överallt och överallt, du kan inte gömma dig från det (enligt moderna vetenskapliga koncept), vilket innebär att även i det mest tomma vakuumet är det alltid närvarande.

För det fjärde, andra universella fält eller vanlig mörk skit som vi fortfarande inte vet och inte vet om.

Allt detta säger oss att även den mest slösaktiga kubikmeter vakuum fortfarande innehåller en del energi (åtminstone summan av de redan nämnda), d.v.s. Man kan säga, om än väldigt bildligt, att en kubikmeter vakuum väger något, för om det finns energi i det, så är emcekvadrat detsamma!

Från vilket det är officiellt accepterat inom vetenskapen idag att betrakta absolut vakuum inte något "absolut tomt", utan något som i princip har minsta möjliga energivärde. Om du ritar en energigraf får du denna squiggle:

Från bilden är flera saker direkt synliga och förstådda (det var därför jag tog upp det).

Vårt vakuum är vid den lägsta röda punkten i grafen, energivärdet där är minimalt, men det är inte lika med noll. Grafen vidrör inte nollaxeln, utan ligger en bit ovanför den.

Och sedan sopas alla idéer från serien åt sidan - "eftersom vakuumenergin inte är lika med noll, är det möjligt att sätta den i affärer på något sätt, säg att bygga något slags listigt kraftverk som arbetar på vakuum?" Det är uppenbart att det är omöjligt. Om du sätter bollen i hålet, oavsett vad du gör med den, kommer den fortfarande tillbaka till sin lägsta punkt. De där. för att bygga någon form av "motor på vakuumets energi", måste du ta denna energi från vakuumet och ge den till motorn, men detta är omöjligt att göra, energin i vakuumet är redan på ett minimum.

Låt oss nu gå vidare till ett falskt vakuum. Så snart forskarna gissade bilden som jag citerade ovan uppstod misstankar omedelbart, tänk om detta inte hela bilden men bara en del av det? Plötsligt, om vi tar två steg bort från det, kommer vi att få ett bredare perspektiv och hela bilden kommer faktiskt att se ut så här:

De där. det vi kallar vårt sanna vakuum är bara en av groparna (vakuum A). När det verkliga, verkliga sanna vakuumet ligger ännu lägre (Vakuum B). Kanske är Higgs fältstyrka lägre i det vakuumet, eller så är det mindre mörk energi, eller något. I det här fallet, i vårt universum, får vi inte ett sant, utan ett falskt vakuum. Tja, falskt och falskt. För oss är det inte så stor skillnad, vi kan leva hela våra liv i detta falska vakuum och inte blåsa våra huvuden. Och vet inte ens att han faktiskt falskt, men finns någonstans mycket mer sant.

Men det finns alltid en chans att denna gratisbit plötsligt tar slut. Naturen tenderar alltid till ett minimum av energier. Själv kan hon inte hoppa från ett falskt vakuum till ett sant (från ett litet hål till ett större) hon är inte tillåten och väggarna stör.

Men tänk om "pressa bollen hårdare"? Tänk om du slår i vakuumet med sådan energi att det hoppar upp och rullar över till ett tillstånd av ett annat vakuum, mer sant? Förresten, denna kan också visa sig vara falsk, bredvid som det redan kommer att finnas Sann sant, men för oss är det inte viktigt. Det är viktigt för oss att något nonsens kan hända, och vårt vakuum kommer att hoppa från vårt tillstånd till nästa, "lägre".

Låt mig berätta just nu att det kommer att bli det väldigt dåligt. Och till allt och alla. En bra facklitteraturartikel är inte komplett utan någon liten Armageddian i slutet. Och då kommer världens undergång för alla och totalt. Egenskaperna hos alla andra partiklar och fält i den beror på vakuumets egenskaper. Alla våra elektroner och protoner, som vi är gjorda av, kommer omedelbart att ändra sina egenskaper, de kommer att ha olika laddningar, eller några snurr eller något annat dumt skit. Och detta betyder att alla atomer omedelbart kommer att falla i bitar, eller förångas, eller förintas, stjärnor kommer att explodera eller slockna, eller ... kort sagt, vad som helst kan hända, och enligt sannolikhetslagen kommer säkert något dåligt att hända . Chansen att allt förblir som tidigare är minimal, för om du bara justerar någon av konstanterna i det existerande universum lite, kollapsar hela det omedelbart direkt. Naturligtvis byggs ett annat universum just där i dess ställe, men vi, som levande organismer som består av specifika föreningar av kemiska molekyler, kommer inte alls att vara glada över denna förändring.

Jag kan inte motstå nöjet att beskriva hur allt kommer att hända. Först kommer en del ("partikel", "atom", om jag får säga det) av vakuumet att hoppa från ett falskt tillstånd till ett sant, eller åtminstone ett lägre. Och då kommer den att dra "för sig själv" alla sina grannar. Beräkningarna där är inte särskilt enkla, men de dystra genierna har redan räknat ut att en bit inte kommer att göra det - det kommer att dra alla med sig. Den kommer att trampa som vatten genom ett rör från det övre kärlet till det nedre, vetenskapligt sett: gradienten kommer att riktas mot det nedre minimum. Runt punkten för det första hoppet, i själva verket, med ljusets hastighet, kommer en boll av ett annat utrymme, ett annat vakuum, att börja svälla. Allt som bollen rör vid, absorberar den omedelbart och förvandlas till damm och ett par elementarpartiklar, eller så blir den blytung och fjättras av komplett fastighet, eller så antänds den med en miljon grader, eller till och med alla atomer, all materia i ett ögonblick förvandlas till en bäck rent strålande energi och med ljusets hastighet sprids i alla riktningar. Här kommer det inte att vara möjligt att på förhand säga att vad som helst kan vara, men uppenbarligen förblir det inte detsamma. Eftersom bollens gränser flyger isär med nästan ljusets hastighet, är det omöjligt att se i förväg och varnas för en katastrof. Information om att en dödsboll rusar mot dig ytterligare ett vakuum fortplantar sig med nästan samma hastighet som själva ballongen blåses upp. Du bara lever ditt liv, knasar på franskt bröd, skiter i kommentarer eller springer från Moçambiques vilda bin och sedan - bam! Allt är borta, inklusive du. Det kommer inte att göra ont, det kommer inte att vara skrämmande, bara om ett ögonblick tar vår värld slut och det är allt. Och vågen kommer att gå längre, absorbera Cassiopeia, Andromeda-nebulosan, triangelsuperklustern... Det kommer att bli en väldigt tråkig ände på världen, och ingen kommer att kunna förutsäga, inte varna eller ens känna den. Tänk på att universum just släckte ljuset.

Hur kan en sådan Armogeddian börja? Det finns två alternativ. Eller något kommer att trycka "vakuumbollen" så högt att den hoppar över barriären som separerar olika vakuumtillstånd. Dessa beräkningar är naturligtvis rent hypotetiska. Vaughn Hawking födde, födde och födde barn, att ett sådant trick påstås kräva energi i storleksordningen 100 miljarder GeV eller 100 miljoner TeV. Hur han gjorde det är det ingen som vet. Troligtvis lekte Hawking med världskonstanter, delade något någonstans, multiplicerade, tog roten och gav svaret. Med en sådan energi borde det födas något knepigt Higgs-boson, som från det vanliga Higgs-fältet kommer att skapa ytterligare ett Higgs-fält, med andra egenskaper. Och detta betyder en annan vakuumenergitäthet, och sedan följer allt scenariot som jag beskrev ovan.

Driver Hawking eller inte - ingen vet. Han räknade ut något där och gav oss resultatet. All media basunerade genast ut – "Hawking förutspådde världens undergång, det är planerat till nästa fredag!" Någon har redan uppskattat storleken på kollideren som behövs för att uppnå sådana energier, den måste vara mycket större än planeten jorden. Men här är grejen.

Kom ihåg att innan lanseringen av LHC var det en hysteri i världen (mer, naturligtvis, i pressen) att ett fruktansvärt svart hål skulle bildas från kollisioner vid kollideraren, vilket skulle äta upp oss alla? Kollisionsenergier vid LHC, om du inte vet kan du titta på Wikipedia - 14 TeV (14x10 12 elektronvolt). Och de så kallade "kosmiska strålarna" faller periodvis på jorden direkt på huvudet från ovan, där vissa partiklar når energier miljoner gånger högre än sådana energier. Var dessa partiklar kommer ifrån är okänt. Ännu värre, de borde inte existera alls. Det finns den så kallade GZK-gränsen (gränsen Greisen-Zatsepin-Kuzmin, efter namnen på forskarna som upptäckte den). Han säger att en partikel med en energi högre än 50 EeV (exaelektronvolt, 5x10 19) inte kan flyga till jorden. Alla partiklar med högre energier måste bokstavligen "sakta ner på bakgrundsstrålningen" och inte nå jorden. Men kom igen, de flyger, och med mycket högre energier. Detta är fortfarande ett olöst vetenskapsmysterium, var de härstammar och hur de når oss, därav paradoxen med samma namn.

Så dessa partiklar existerar, de flyger till oss och frigör mycket högre energiklasser än patetiska människor ens kan föreställa sig med alla sina LHC:er och synkrofasotroner. Och ingenting, inga svarta hål bildas, universum dör inte. Så det är för tidigt att oroa sig för detta, troligtvis borde vi inte vara rädda för någon listig boson.

Men det finns en annan variant av vakuumhoppning från ett falskt tillstånd till ett sant. Spontan. Inte beroende av något, inte av några partiklar, energier och kollisioner. Enbart på grund av kvantmekanikens lagar. I denna mekanik finns det en så kallad tunneleffekt, när någon partikel helt slumpmässigt kan "hoppa över ett potentiellt berg" och hamna bakom det, i bokstavlig mening - som en tunnel genom och rakt. I det här fallet är detta inte någon sorts rolig teorihändelse, bara intressant i form av en listig formel på papper. Alla av oss använder just nu denna effekt i vår elektronik, till exempel i datorn eller surfplattan som du läser det aktuella inlägget med, det finns förmodligen också en tunneldiod, en transistor eller någon annan knepig mikrokrets som direkt använder denna kvantmekaniska effekt för sin egen (t.e. vår) direkta fördel.

Så i en situation med ett falskt vakuum kan det hända att någon sorts jävel tar den och hoppar över berget utan anledning. Och dra resten av universum med den. Chanserna för ett sådant resultat är väldigt, väldigt små (i kvantmekaniken i allmänhet kan allt hända, men med en viss sannolikhet i varje specifikt fall). Här är riskerna i allmänhet oöverskådligt små, antalet nollor efter decimalkomma i sannolikheten för en sådan händelse kommer inte att passa i någon galax även om de skrivs ut med finstilt direkt i ett vakuum. Universum är dock också ganska stort (kanske oändligt). Vem vet, kanske någonstans har detta övergångshopp redan inträffat, och ett annat universum rör sig mot oss med Nemesis fräsande svärd med ljusets hastighet, med ny, förbättrad(men tyvärr inte för oss) enligt fysikens lagar.

Å andra sidan, om denna klot har sitt ursprung en miljard ljusår bort, behöver du inte oroa dig. Det kommer att finnas en miljard (eller fem eller tio, vem vet) år kvar. Under denna tid kommer säkert många fler intressanta och dödliga händelser och katastrofer att inträffa, den mänskliga civilisationen kommer att ha möjlighet att förstöras hundra gånger mer - är det värt att frukta de hundra och första, dessutom omedelbara och smärtfria?