Най-великата катастрофа във Вселената

[asthfghl]

От всички възможни начини Вселената да загине, разпадът на вакуума изглежда е най-ефективният.

Мине се не мине и физиците все ще измъдрят някоя нова идея за възможното унищожение на Вселената. Вече сме слушали за Голямото разкъсване (съдирането на самото пространство-време), Студената смърт (безкрайното разширяване на Вселената до окончателното й охлаждане), или Голямото свиване (обръщането на космическото разширение до тоталното смачкване на цялата Вселена обратно до първичното яйце). Но най-впечатляващият и най-зрелищен сценарий е разпадът на вакуума. Той би осигурил мигновен, чист и изключително ефективен начин да се сложи край на цялото мироздание.

 

За да разберем какво точно представлява разпадът на вакуума, ще трябва първо да разгледаме полето на Хигс, което присъства навсякъде във Вселената и чрез взаимодействието си с различните частици, дава маса на материята. Подобно на електромагнитните полета, силата на полето на Хигс варира в различните райони в зависимост от неговия потенциал. Можем да го онагледим като нещо, подобно на наклонена писта, по която се търкаля едно топче. Колкото по-високо е разположено топчето, толкова повече потенциална енергия притежава то.

Потенциалът на Хигсовото поле определя дали Вселената е в истински (окончателен вакуум) или във фалшив (псевдо) вакуум. Истинският вакуум е стабилно състояние на най-ниската възможна енергия на едно тяло или система (а според законите на термодинамиката, всяко тяло се стреми да се освободи от излишната енергия и да премине към по-нискоенергийно състояние). Истинският вакуум е като най-ниската възможна точка, до която би могла да се "свлече" Вселената. Фалшивият вакуум пък е временно стабилно състояние, подобно на междинна долчинка, в която Вселената се е загнездила - засега. Достатъчно е тя да бъде изведена от това стабилно състояние (чрез внезапен прилив на допълнителна енергия, или чрез квантов тунелен скок) и тя ще започне да се търкаля още по-надолу по пистата. Една Вселена в състояние на фалшив вакуум се нарича "метастабилна", тъй като тя все пак не е в състояние на активен разпад, но не е и окончателно и необратимо стабилна.

Има два проблема с метастабилната Вселена. Единият е, че ако предизвикаме достатъчно енергично събитие, на теория можем да "подбутнем" малък район от нея от състояние на фалшив вакуум към истински вакуум, като така бихме създали мехур от истински вакуум, който веднага ще започне да се раздува със скоростта на светлината. Такъв мехур би имал фатални последствия за цялата останала Вселена.

Другият и още по-тревожещ проблем е, че квантовата механика позволява на една частица да мине като по "тунел" през привидно непробиваема енергийна бариера и внезапно да прескочи от един район в друг - а няма теоретична пречка това да не важи и за състоянието на вакуум. С други думи, ако Вселената досега си е съществувала в състояние на фалшив вакуум, чрез внезапно и достатъчно значимо квантово колебание, тя би могла да си намери директен "проход" от фалшивия вакуум към истинския, което би променило изначално физичните закони в засегнатия район и би предизвикало истинско бедствие с невъобразими последствия.

Възможността за разпад на вакуума напоследък е често обсъждана хипотеза, тъй като измерванията на масата на наскоро открития Хигс бозон изглежда подсказват по-скоро за метастабилно състояние на вакуума. Но има и основания да се очаква, че някакъв нов и все още неоткрит физичен механизъм играе роля за поддържане на Вселената в това стабилно състояние и би се "намесил" и в един такъв бъдещ хипотетичен катастрофален момент, за да я спаси от разпадане.

Една от причините за това е, че предполагаемата инфлационна епоха в развитието на ранната Вселена (когато тя внезапно се е разширила до огромни размери за нищожна част от секундата), вероятно е произвела нива на енергия, които още тогава са били достатъчно високи, за да подбутнат вакуума отвъд ръба и в крайна сметка - до състояние на истински вакуум.

Фактът, че все още съществуваме, изглежда сочи към три възможни извода. Или инфлацията се е случила при енергии, твърде ниски, за да бутнат Вселената отвъд предела; или инфлацията изобщо не се е състояла; или Вселената всъщност е далеч по-стабилна, отколкото сочат изчисленията.

Ако Вселената действително в момента е в метастабилно състояние, то на теория, този тунелен преход чрез квантовите процеси би могъл да се случи във всеки един момент. Но е малко вероятно това да стане - продължителността на живота на една метастабилна Вселена изглежда е много по-голяма от сегашната възраст на нашата Вселена (13.7 млрд. г.).

Така че няма какво излишно да се притесняваме. Но все пак ако наистина можеше да се случи, как би изглеждало едно разпадане на вакуума?

Първо, стените на малкия мехур от истински вакуум ще започнат да се разширяват във всички посоки точно със скоростта на светлината. Просто няма да усетим как бедствието се приближава към нас. Стените на истинския вакуум ще съдържат огромно количество енергия, така че вероятно ще бъдем унищожени още при първия допир с тях. Интересното е, че различните състояния на вакуум би следвало да имат различни космологични константи, т.е. основната структура на материята ще се промени внезапно и тя ще се разпадне катастрофално.

Но това не е всичко. През 1980 г. теоретичните физици Сидни Коулман и Франк Де Лучия за пръв път са изчислили, че един мехур от истински вакуум веднага след появата си би изпитал тотален гравитационен колапс. Те пишат: "Това е обезпокоително. Вероятността да живеем във фалшив вакуум никога не е била окуражаваща новина. Разпадът на вакуума е най-огромната катастрофа, която можем да си представим; в едно ново състояние на вакуум, физичните константи ще са съвсем други; след разпада на вакуума не само животът ще е напълно невъзможен, но и цялата химия ще престане да съществува в познатия ни вид."

И допълват: "Все пак, бихме могли стоически да се надяваме, че новото вакуумно състояние ще може по някакъв начин да поддържа ако не живот в познатия ни вид, то поне някаква форма на разум, който би изпитвал радост от съществуването си. Но това е доста малко вероятно".

За да сме сигурни какво точно би се случило вътре в един мехур от истински вакуум, ще ни е необходима теория, която да обяснява по-голямата картина на Мултивселената (ако тя наистина е действителна) - а трябва да признаем, че в момента с такава не разполагаме. Но със сигурност можем да кажем, че вътре нещата не биха изглеждали никак добре за нас. За щастие, засега изглежда сме вън от опасност.

Още четиво по темата:

Божествената частица може да унищожи Вселената

Известният физик и космолог Стивън Хокинг предрича апокалипсис заради Хигс бозона (така наречената божествена частица). Според него, бозонът е способен да предизвика изчезване на две фундаментални основи на мирозданието - познатите на човека време и пространство.