弦論：
相變前的最後一株稻草，宇宙命途為哪般？
弦論能否拯救宇宙於滅頂式的相變？
啟蒙於弦論的想法能否拯救宇宙免於崩潰？
（圖源：帕謝卡，蓋蒂圖片社）
我們的宇宙可能從根本上是不穩定的。在瞬間內，時空中的真空可能會找到新的基態，引發宇宙物理學的災難性轉變。
又或者，受弦論啟發的新思路表明，我們的宇宙可能比我們之前想象的更穩定。
破碎的宇宙
在大爆炸的最初幾微秒內，宇宙經歷了一系列劇烈的相變。自然界的四種力——電磁力、引力、強核力和弱核力——曾統一為一種力。物理學家不知道這種力的特徵或性質，但他們知道它不會持續很長時間。
隨著宇宙的膨脹和冷卻，引力最先從其餘三個中分離出來。然後，強核力獨立了。最後分裂的兩種力是電磁力和弱核力。最後一次分裂實際上在實驗範圍內：在我們最大的粒子加速器中，我們可以重建早期宇宙的條件並（短暫的）獲得重組這兩種力所需的能量。
從此，一切都趨於穩定。自然界的四種力量至今仍維持著原有的狀態。基本粒子結合形成原子核、原子和分子。最終，恆星誕生，行星從灰燼中升起。與大爆炸最初的幾微秒相比，過去的 138 億年簡直無聊透頂。
變化多端
但宇宙表面的穩定可能是一種由於其長時間存在而給我們造成的幻覺。其實早期宇宙中發生的每一次相變都完全改變了現實的本質，舊秩序被抹殺，新力量和新粒子出現而取而代之。
科學家可以通過測量希格斯玻色子的質量來評估當前時空中真空的穩定性。希格斯玻色子滲透了所有的空間和時間，它起著非常重要的作用。除了為許多基本粒子提供質量外，它還起到在弱核力和電磁力之間推動楔子的作用。換句話說，在早期、熾熱、稠密的宇宙中，微弱的希格斯粒子潛伏於幕後，允許兩種力的結合。但隨著宇宙冷卻，希格斯粒子增強並將兩者分開。（將自然界的其他力量分開的機制是現代物理學研究的一個持續方向。）
很明顯，宇宙並不是不穩定的；否則，它很可能早就過渡到新的紀元了。但是希格斯粒子的質量可以幫助我們判斷宇宙到底是完全穩定的還是僅僅是亞穩態的 —— 意思是，它暫時是穩定的，直到某些東西導致隨機相變。
目前對希格斯粒子質量的測量表明我們是對的：宇宙似乎是亞穩態的，隨時可能進入新的相變。
將時空真空相變到新基態的過程描述為災難性的，這是一種輕描淡寫的說法。在某個隨機點，隨機的量子漲落可能觸發相變。從那裡，它會像一個不斷膨脹的肥皂泡一樣擴散開來。在泡沫之外，生命和宇宙將照常運轉。但在氣泡內部，會出現一套全新的物理定律。
考慮到我們的整個存在取決於自然法則的穩定性——力的排列和已知粒子的數量——如果相變席捲我們，我們就會……消失。
與弦論的結合
不一定。畢竟，這都是高度推測性的物理學。最近發佈到預印本資料庫 arXiv 的一篇新論文描繪了一種更為樂觀的觀點。
我們的物理知識是不完整的。與希格斯粒子的結合讓我們知道電磁力和弱核力是如何合併的。但是我們還沒有找到一個關於強核力如何與其他核力融合的一致、連貫的理論。一個完全統一的力，包括對自然的完整量子描述中的引力，是我們無法理解的。
然而，弦論是一種將所有力統一在一個框架下的嘗試。在弦理論中，我們存在的基本粒子被視為微小的振動弦的集合。
雖然弦論尚不完整（有些人認為它永遠不會完成），但它確實允許研究人員開發工具來研究棘手的問題，例如可能終結宇宙的相變物理學。
這篇新論文的作者研究了一種包含非局部效應的弦論版本——這意味著空間一個區域中的弦似乎可以瞬間影響空間另一部分的弦，儘管它們距離很遠。（如果你覺得這是一個多麼激進的想法，其實它並沒有那麼牽強：量子糾纏現象也是非局域的。）
研究人員發現，當氣泡膨脹時，這個版本的弦論中的非局部效應往往會讓氣泡壁變得平整。在某些情況下，氣泡壁被拉得太長以至於完全溶解。這意味著，如果我們的現實確實是亞穩態的並且經歷了隨機的相變，宇宙的基本弦物理規律將阻止相變吞沒整個宇宙；氣泡會在它有機會擴展到微觀尺寸之外之前破裂。
這仍然是非常具有推斷性的想法，但至少它可以在我們繼續了解宇宙基本運作的同時提供一定程度的安慰。
BY:Paul Sutter
FY: zexiblingblingbra
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選文：天文志願文章組-
翻譯：天文志願文章組- zexiblingblingbra
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參考資料
1.維基百科全書
2.天文學名詞
3.原文來自：https://www.space.com/string-theory-rescue-universe-instability
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