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如何避免宇宙大灾难


图片来源:pixabay
想象一下,若在宇宙中的某处存在一个高等文明,他们开发了一个粒子加速器,能让电子以普朗克能量对撞,而在该能量标度下必须得用量子理论去描述其中的引力作用。要知道这一能量标度对粒子对撞机而言可不算小,因为它相当于质子静止质量的10^19倍。如果使用人类现有的技术,需要建造一个长达10000光年的直线加速器才能达到这一能量。
我在攻读博士学位期间研究了实现激光等离子加速器的各方面内容,这种加速器能够将所需要的加速距离缩小一万倍,从而将对撞机的尺寸缩小到围绕着太阳系的奥尔特星云的大小。因此,可以乐观地认为,一个高度发达的文明能够在其母星星系的范围内实现普朗克能量标度下的电子对撞。
事实证明,这一实验是可行的。故而我们需要对宇宙中的所有文明保持警惕。

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宇宙处于加速膨胀中,据此我们得知真空并不是空的,而是存在暗能量密度。普朗克能量标度下的粒子对撞能够让对撞处的真空局部隧穿到低能态。而两种状态之间的量子跃迁可能需要巨大的能量才能打破其分隔壁垒。而这个过程中会产生一个巨大的泡泡,以至于从体积增加中获得的能量超过施加到表面张力上的能量。这个泡泡的表面就像肥皂泡一样,由于消耗了其中的暗能量而最终破裂漏气。
在对撞处,一个足够巨大的泡泡内部所触发的真空衰减能够产生一个不断扩张的燃烧层,称为“畴壁”,其掠过后的真空能量密度将被转变为热量,类似于爆炸产生的震荡波。这一球形的燃烧层将以光速向外移动,并且向宇宙中释放无法估量的能量,烧尽沿途的一切。如果将所有的暗能量转变成热,那么畴壁扫过的无限大的区域将升温至30K,比宇宙大爆炸留下的宇宙微波背景辐射热10倍,能量密度大10000倍。
这种热波是我们需要关心的问题吗?坏消息是我们无法在这一宇宙灾难波及到我们之前收到任何预警信号,因为没有预警信号能够超越光速来预报危险。不过这或许是个好消息,因为这意味着灾难会突然发生,我们会像恐龙们碰到希克苏鲁伯撞击时一样感到惊讶。我们不会知道到底发生了什么。
避免这类宇宙大灾难的方法之一就是签订星际条约,类似于前苏联、英国、美国于1963年首次签订的《禁止核试验条约》。签订“禁止普朗克对撞机条约”的目的是避免由于人为因素产生的畴壁出现在我们的宇宙中。如果没有这样的条约,我们就只能祈祷所有文明都会在掌握普朗克能量标度对撞技术时对自己的行为负责。我们只能寄希望于我们的邻居有宇宙责任感。

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长期来看,最紧迫的是尽快与我们所处的银河系内以及与距离我们最近的邻居仙女座签订这一条约,而且这也不必拓展到本星系群之外。就算没有在更大的星系尺度上签订或履行这一条约,加速膨胀的宇宙也会让我们摆脱普朗克对撞机灾难带来的的风险。所有银河仙女星系(银河系和仙女座合并后的范围,名称来源于我的同事T.J. Cox与我在2007年合著的一篇论文)之外的星系最终将以超光速远离我们。正如我在2002年的一篇论文中所提到的,一旦所有其他星系离开我们的宇宙事件视界,这些星系中发生的任何事情都无法影响到我们,因为所有信号都无法超光速传播。如果宇宙的年龄再增长十倍,银河仙女星系将只会被黑暗的宇宙所包围。
宇宙的加速膨胀将帮助我们远离遥远星系中所有危险的普朗克对撞,最后保护我们免受任何不幸。这是自然母亲对我们的又一善举。我们受到了宇宙尺度上的社交距离保护。毕竟宇宙畴壁比新冠肺炎危险得多,因为基础物理学决定了我们永远无法逃离畴壁的光速扫荡。
撰文:Avi Loeb,哈佛大学天文系的前任主任、哈佛黑洞计划的创始主任、哈佛-史密森天体物理学中心理论与计算所主任。
翻译:常灏杰
审校:曾小欢
引进来源:科学美国人 
本文来自:中国数字科技馆
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