【大紀元2026年04月30日訊】（大紀元記者薛止墨編譯報導）在所有宇宙可能的終結方式中，最令人擔憂的一種被稱為「假真空衰變」（False Vacuum Decay）。一項新的研究模擬了關於「假真空衰變」如何發生的理論預測。
與其它宇宙末日理論——那些通常是在遙遠未來才需要面對的問題——不同，「假真空衰變」可能就在此時此地發生，也可能發生在宇宙中的任何地方、任何時間，且毫無預兆。更特別的是，我們甚至可以在實驗室中模擬它。
先別管宇宙無限膨脹最終走向「熱寂」（Heat Death）的情境，也別去想宇宙膨脹逆轉導致「大擠壓」（Big Crunch）的結局，那些都是從宏觀尺度來看宇宙終結的理論。但如果真正的危機不在那裡，而是在微觀量子世界中呢？那麼我們面對的就是「假真空衰變」。
從「假真空」到「真真空」
在量子場論中，物理系統傾向於處於能量最低的狀態，也就是所謂的「基態」（ground state）或「真真空」（true vacuum）。
較高能量的狀態有時也可能是「亞穩定」（metastable）的；這表示它們雖然不是全域最低能量，但因為存在位能「勢壘」（energy barrier），可以維持非常長的時間，甚至看似就像永恆。
但根據量子力學，這些亞穩態仍然有機率透過「量子隧穿效應」（Quantum Tunneling）發生「假真空衰變」，即在受到擾動後，或者甚至自發地，跌落到真正的基態——即轉變到能量更低的「真真空」。
現在想像一下：整個宇宙以及它的所有性質，也就是我們認為的「基態」，其實可能根本不是最低能量狀態，不是真正的「真真空」，而只是處於一個「假真空」（false vacuum）。在更深層的地方，存在著一個更穩定的狀態。
某一天，宇宙可能突然切換到那個真正的「真真空」，使我們所處的「假真空」徹底改變：
一旦「假真空」在空間中的某個點成功「隧穿」到更低能量的真空，這會形成一個「真真空」的「泡泡」（bubbles），這個「泡泡」會以接近光速向外擴張，所到之處會徹底改變那裡的宇宙的物理性質。至於那個改變後的新宇宙的特性是什麼，我們無從得知，因為在那一瞬間，現有的物質結構（包括我們自己）都將不復存在。
目前並沒有任何證據表明我們生活在「假真空」中，也沒有人正在進行尋找「真真空」的實驗，所以其實不需要擔心。不過，「假真空衰變」這個問題本身非常迷人，過去幾年中已有一些實驗對它進行研究。有些研究觀察「泡泡」的形成，另一些則利用量子裝置來模擬這種量子現象。
利用里德堡原子模擬一維量子伊辛模型
在一項新實驗中，物理學家使用了「里德堡原子」（Rydberg atoms，又譯為「芮得柏原子」）。這些原子處於激發態，它們的電子被提升到更高的軌域上；但與一般的激發態不同的是，這些軌域極其巨大，使得原子的尺寸遠遠超過普通原子，有時甚至比未激發狀態大上1萬到10萬倍。
這種誇張的尺寸非常適合用來進行各種實驗。在新研究中，這些原子被排列成一個環狀結構，每個原子旁邊都是一個自旋方向相反的原子，形成了一種交替的磁性排列（反鐵磁序），這構成了一個穩定的基態。
接著，研究團隊利用雷射為這些原子賦予了更多能量，使所有原子的自旋方向一致。這個狀態就模擬了里德堡原子環中的「假真空狀態」。研究重點在於，觀察這些原子是如何「隧穿」回原始基態的。
研究發現，它們衰變回基態的速度，取決於雷射本身的強度。
如前所述，這項實驗的目的並不是直接研究「假真空衰變」是否真會成為宇宙終結方式，而是把它當作一種量子力學情境來探索。不過，這項工作帶來了新的理解，而使用里德堡原子來建構這種幾何結構——即模擬一維量子伊辛模型（Ising Model），為未來進行更複雜的實驗開闢了可能性。
這項研究於3月27日發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）期刊上。◇
責任編輯：李琳#
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