真空衰变的意思是说,我们现在所处的真空不是能量最低的,也就是说不是真正的真空,它会慢慢衰变到真正的真空去。
那么首先就有一个问题:什么是真空?按照通俗的说法,真空就是什么都没有:没有分子、原子、质子、电子,没有一切基本粒子。而组成物质的基本粒子,按照场论的理解,是一些激发;而真空就是没有这些激发,处在能量最低态。所谓激发,是指输入了一些能量之后,多出来的那些态。比如,一个湖面,它的能量最低态是水面很平、没有波澜的状态;而给它输入一些能量,比如投一块石头,它就会多一些涟漪。如果把真空比作平静的湖面,那么各种基本粒子就是它上面的涟漪。
(或许也可以用凝聚态来类比:真空就好比固体的基态,而像电子、空穴这些激发,就是在这种“真空”中的“基本粒子”。)
总之,真空的定义是能量最低的状态。那么这样一来,就产生了一个很自然的问题:这套理论是符合现实世界的吗?比如说,在实验中,如果我们把所有粒子都去掉,留下来的那个状态,真的是能量最低态吗?其实不一定。还是用刚才那个湖的例子。现在我们假设,那不是别的湖,正是长白山天池。如果我们是很小的浮游生物,这片湖就是我们已知的所有世界;那么对我们来说,把湖面看作真空,是足够描述我们所有已知的事实的。但是可惜的是我们比浮游生物大得多,我们明明知道天池海拔两千多,而大海才是能量更低的状态。如果世界上的运动都趋向于让能量更低,那么天池里的水迟早应该全流到海里???,对应着从一个“伪真空”衰变到真正的真空。
但是我们知道天池不会流进大海,因为它周围环山,而水是不会自动翻过山的。真空衰变也是这样:从“伪真空”到真的真空,要翻过一个能量的势垒。
总之么,真空衰变就是指:从一个能量比较高的“伪真空”慢慢变成一个能量更低的真·真空的过程。这个过程会很长,在整个人类的有生之年基本是不会有什么影响的;而就算变过去了,也不意味着物理定律一定会变得面目全非——比如说,长白山天池的小涟漪和太平洋里的海啸的区别其实也没那么大。