如何避免宇宙灾难

与其它先进文明签订星际条约可以避免被畴壁吞噬的厄运

An illustration of a gigantic explosion in space.

想象一下,在宇宙的某个地方有一个先进的文明,他们开发了一种粒子加速器,可以将电子在普朗克能量下对撞。普朗克能量是必须用量子力学描述引力的尺度。对于对撞机而言,这个能量尺度绝非易事,因为它相当于质子静止质量的十万万万万倍(1019倍)。如果用我们现有的加速技术达到这个能量,就需要一个长度为10,000光年的线性对撞机。

但是,各种激光等离子体加速器的概念(我在我的博士研究期间研究过)有可能将所需的加速距离缩短10,000倍,从而将这种对撞机的尺寸缩小到环绕太阳系的奥尔特云的大小。因此,人们可以乐观地想象,高度发达的文明可以在其家园行星系内产生普朗克能量的电子碰撞。

事实证明,这种实验的假设可行性是宇宙中所有文明都应该关注的原因。请允许我解释一下。


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基于宇宙的加速膨胀,我们知道真空并非空无一物,而是具有一定的暗能量密度。在普朗克能量下发生的粒子碰撞可以触发真空局部隧穿到较低能量状态。两种状态之间的量子跃迁可能需要高能量来克服分隔两种状态的势垒,并产生足够大的气泡,以便从其体积增加中获得的能量将超过投入到其表面张力的能量。那个表面让人联想到肥皂泡的表皮,在这里它被燃烧内部的暗能量“燃料”吹胀。

在对撞机位置触发足够大的气泡中的真空衰变会产生一个膨胀的燃烧前沿,即所谓的“畴壁”,在其后,真空能量密度将被转化为热量——就像爆轰波穿过爆炸性物质一样。这个球形燃烧前沿将以光速向外移动,并将空前数量的能量释放到太空中,加热其路径上的一切物质。如果所有暗能量都转化为热量,它将使燃烧前沿扫过的无限体积达到绝对零度以上30度的温度,这比宇宙微波背景辐射(大爆炸留下的余晖)的辐射热10倍,能量密度高10,000倍。

这样的热浪会成为我们担忧的原因吗?坏消息是,在这种宇宙灾难降临到我们面前之前,我们不会收到任何提前警告,因为没有先兆信号的移动速度可以超过光速来提醒我们注意风险。但也许这也是好消息,因为它暗示任何由此造成的破坏都将瞬间发生,并且会像希克苏鲁伯撞击事件对恐龙来说一样出人意料。我们永远不会知道是什么击中了我们。

避免此类宇宙灾难的一种方法是建立一项星际条约,类似于1963年由苏维埃社会主义共和国联盟、大不列颠及北爱尔兰联合王国和美利坚合众国政府首次签署的部分核试验条约。“普朗克对撞机条约”的目标是保护我们的宇宙环境免受人为产生的畴壁的破坏。如果没有这样的条约,我们只能希望所有文明在获得建造普朗克能量对撞机的技术成熟度时,都能负责任地行事。我们不得不希望我们的邻居能够展现出宇宙责任感。

从长远来看,签署条约的需求仅在我们星系银河系及其最近的邻居仙女座星系内迫切;它不延伸到本星系群之外。即使没有在扩展的星系际尺度上签署或遵守条约,宇宙的加速膨胀最终也会将我们从普朗克对撞机灾难的风险中拯救出来。所有超出“Milkomeda”(银河系和仙女座最终合并的结果,这是我的同事T.J. Cox和我在2007年的一篇论文中命名的)的星系最终将以超过光速的速度离我们远去。正如我在2002年的一篇论文中表明的那样,一旦所有其他星系都离开我们的宇宙事件视界,发生在它们内部的任何事情都不会影响我们,因为所有因果信号的传播速度最多为光速。一旦宇宙再老化十倍,Milkomeda 将只会黑暗空间包围。

宇宙加速膨胀将带走遥远星系中所有有风险的普朗克对撞机,最终保护我们免受其中的任何不幸事件的影响。这构成了大自然母亲对我们友好的又一个例证。我们有幸拥有不可避免的宇宙尺度上的社交距离。毕竟,宇宙畴壁可能比COVID-19危险得多,因为基本物理学无法逃脱其以光速进行的燃烧扫荡。

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