在高能物理学中,最先研究真空泡膨胀的,是Coleman,1977年。Coleman发现,希格斯真空泡的膨胀速度接近光速,当真空泡变得越来越大时,泡的膨胀速度越来越接近光速。
谈到现在也没有谈到二向箔,有些读者肯定着急了。我们现在基本做好了准备工作,可以谈二向箔了。
我们可以这样想象二向箔。在二向箔中,有一种场,这个场的能量比较低。当我们像《三体》中想象的那样,用什么东西将二向箔包起来,它就不会危害我们的三维空间。
可是,当二向箔一旦与三维空间赤裸裸地接触,它就变得像水中的气泡那样,开始膨胀起来,但由于它是二维的,只会增大面积。
爱思考的人会问,可是,开水中的那个场处于能量高点,而我们的三维空间在没有二向箔的时候,不也处于能量低点,所以是稳定的吗?要回答这个问题,需要我们展开想象。我们可以这样想,我们三维空间与二向箔有关的那个场本来确实处于能量的低点,但这个低点并不是最低点,虽然也不稳定,但我们的真空的寿命足够长,比宇宙的寿命还长。也许过了更长的时候,我们的真空也会衰变,会产生气泡。
现在,二向箔来了,就像来了一个二维能量低点气泡。它触发我们三维空间的那个场向能量更低的地方跳。在这个场跳的同时,二向箔却越长越大。
打住,你的描述有问题:如果我们的场向能量更低的地方跳,就像宇宙早期希格斯场那样跳,只是改变了真空,三维空间怎么变没有了呢?
好吧,现在我要讲一个弦论的故事,让你相信,确实有这种可能:当某个场向最低的能量的地方跳过去,空间就变没有了!
在弦论中,曾经有一个理论,叫玻色弦论。在这个理论中,空间有25维!不幸的是,这个理论是不稳定的,也就是说,真空中存在一个场,它的能量图像希格斯场。但有些不同,如下图。
在这个25维空间的弦论中,这个场处于能量最高点,所以,这个理论是不稳定的。也因此,弦论家将这个场称为快子场,它的速度超过光速。但不要担心,这种粒子不会破坏相对论,因为它一旦出现,就出现了真空气泡,这个气泡将以光速膨胀,迅速让真空衰变。
真空衰变后的产物是什么?目前弦论家们的意见不同。很多人认为,气泡中什么也没有,连空间也没有!也就是说一个内含“无”的气泡以接近光速的速度膨胀,迅速吞并25维空间。这个25维空间尽管是真空,毕竟还是空间,而气泡内连空间也有,有的是无。“有的是无