如何避免宇宙災難

與其它先進文明簽訂星際條約可以避免被疇壁吞噬的厄運

An illustration of a gigantic explosion in space.

想象一下,在宇宙的某個地方有一個先進的文明,他們開發了一種粒子加速器,可以將電子在普朗克能量下對撞。普朗克能量是必須用量子力學描述引力的尺度。對於對撞機而言,這個能量尺度絕非易事,因為它相當於質子靜止質量的十萬萬萬萬倍(1019倍)。如果用我們現有的加速技術達到這個能量,就需要一個長度為10,000光年的線性對撞機。

但是,各種雷射等離子體加速器的概念(我在我的博士研究期間研究過)有可能將所需的加速距離縮短10,000倍,從而將這種對撞機的尺寸縮小到環繞太陽系的奧爾特雲的大小。因此,人們可以樂觀地想象,高度發達的文明可以在其家園行星系內產生普朗克能量的電子碰撞。

事實證明,這種實驗的假設可行性是宇宙中所有文明都應該關注的原因。請允許我解釋一下。


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基於宇宙的加速膨脹,我們知道真空並非空無一物,而是具有一定的暗能量密度。在普朗克能量下發生的粒子碰撞可以觸發真空區域性隧穿到較低能量狀態。兩種狀態之間的量子躍遷可能需要高能量來克服分隔兩種狀態的勢壘,併產生足夠大的氣泡,以便從其體積增加中獲得的能量將超過投入到其表面張力的能量。那個表面讓人聯想到肥皂泡的表皮,在這裡它被燃燒內部的暗能量“燃料”吹脹。

在對撞機位置觸發足夠大的氣泡中的真空衰變會產生一個膨脹的燃燒前沿,即所謂的“疇壁”,在其後,真空能量密度將被轉化為熱量——就像爆轟波穿過爆炸性物質一樣。這個球形燃燒前沿將以光速向外移動,並將空前數量的能量釋放到太空中,加熱其路徑上的一切物質。如果所有暗能量都轉化為熱量,它將使燃燒前沿掃過的無限體積達到絕對零度以上30度的溫度,這比宇宙微波背景輻射(大爆炸留下的餘暉)的輻射熱10倍,能量密度高10,000倍。

這樣的熱浪會成為我們擔憂的原因嗎?壞訊息是,在這種宇宙災難降臨到我們面前之前,我們不會收到任何提前警告,因為沒有先兆訊號的移動速度可以超過光速來提醒我們注意風險。但也許這也是好訊息,因為它暗示任何由此造成的破壞都將瞬間發生,並且會像希克蘇魯伯撞擊事件對恐龍來說一樣出人意料。我們永遠不會知道是什麼擊中了我們。

避免此類宇宙災難的一種方法是建立一項星際條約,類似於1963年由蘇維埃社會主義共和國聯盟、大不列顛及北愛爾蘭聯合王國和美利堅合眾國政府首次簽署的部分核試驗條約。“普朗克對撞機條約”的目標是保護我們的宇宙環境免受人為產生的疇壁的破壞。如果沒有這樣的條約,我們只能希望所有文明在獲得建造普朗克能量對撞機的技術成熟度時,都能負責任地行事。我們不得不希望我們的鄰居能夠展現出宇宙責任感。

從長遠來看,簽署條約的需求僅在我們星系銀河系及其最近的鄰居仙女座星系內迫切;它不延伸到本星系群之外。即使沒有在擴充套件的星系際尺度上籤署或遵守條約,宇宙的加速膨脹最終也會將我們從普朗克對撞機災難的風險中拯救出來。所有超出“Milkomeda”(銀河系和仙女座最終合併的結果,這是我的同事T.J. Cox和我在2007年的一篇論文中命名的)的星系最終將以超過光速的速度離我們遠去。正如我在2002年的一篇論文中表明的那樣,一旦所有其他星系都離開我們的宇宙事件視界,發生在它們內部的任何事情都不會影響我們,因為所有因果訊號的傳播速度最多為光速。一旦宇宙再老化十倍,Milkomeda 將只會黑暗空間包圍。

宇宙加速膨脹將帶走遙遠星系中所有有風險的普朗克對撞機,最終保護我們免受其中的任何不幸事件的影響。這構成了大自然母親對我們友好的又一個例證。我們有幸擁有不可避免的宇宙尺度上的社交距離。畢竟,宇宙疇壁可能比COVID-19危險得多,因為基本物理學無法逃脫其以光速進行的燃燒掃蕩。

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