真空衰变的衰变本质

1980年，物理学家西德尼·科尔曼(Sidney Colemam)和弗兰克·德卢西亚(Frank delucia)发表了一篇小说文章，发表在《物理评论》(Physical Review)上，标题平淡无奇:“引力效应和真空衰变”。他们所指的真空不仅仅是空无一物的空间，也是量子物理的真空状态。在第三章中，我已经解释了在我们看来可能是空的真空实际上是如何随着极短的量子活动而沸腾，幽灵般的虚拟粒子再次出现、扩散和消失，就像一个休闲游戏一样。如前所述，这种真空状态可能不是唯一的。量子态可以有很多种，每一种看起来都是虚无的，但都不同程度地经历量子活动，有不同的能量与之相关联。

高能态趋向于衰变到低能态，这是量子物理学中完全证实的原理。比如一个原子在一定范围内可以取几个激发态，但是这些激发态是不稳定的，原子会试图衰变到最低能量态，也就是“基态”，这个基态是稳定的。同样，一个受激的真空态会试图衰变到能量最低的状态，也就是“真正的”真空态。……

我们假设宇宙的现有状态对应的是真空状态。也就是说，在所有可能的能量状态中，今天的空间是能量最低的真空状态。但是我们确定吗？科尔曼和德鲁西亚考虑了一种令人恐惧的可能性，即真空态实际上可能并不是“真正的”真空，而是一种寿命很长的亚稳态，是另一种伪真空，它一直在用一种变相的安全感欺骗我们，因为它已经持续了数十亿年。我们知道许多量子系统。比如铀芯，它的半衰期是几十亿年。你能想象真空状态会属于这种类型吗？科尔曼和德鲁西亚在他们的文章中提到的真空“衰变”涉及到一种大灾难的可能性，即真空状态可能会突然结束，将宇宙抛向一个更小更低的能量状态，同时给我们(以及所有其他事物)带来一个悲惨的结局。