當(dāng)粒子超過介質(zhì)設(shè)定的光速時出現(xiàn)的“光爆”現(xiàn)象，在特定情境下，可能意味著一種量子不穩(wěn)定性，進(jìn)而可能引發(fā)所謂的真空衰變。

巴黎-薩克雷大學(xué)的理論物理學(xué)家葉夫根尼·巴比切夫認(rèn)為，如果在虛無的宇宙空間中觀察到切倫科夫輻射發(fā)出的詭異藍(lán)光，它或許可以被解讀為負(fù)能量“幽靈”擾動的一種表現(xiàn)。

這為什么重要？因為我們現(xiàn)有的引力理論是不完備的，而這樣一個信號將為了解時空在現(xiàn)有理論失效區(qū)域的行為提供難得的洞見，并有可能幫助我們縮小對更優(yōu)引力模型的搜索范圍。

巴比切夫在其論文中寫道：“在這里，我們展示可以從同一視角來考慮兩個看似截然不同的物理效應(yīng)——切倫科夫輻射和幽靈不穩(wěn)定性。也就是說，我們將證明，可以將切倫科夫輻射解釋為一種伴隨著攜帶負(fù)能量的‘幽靈’產(chǎn)生的不穩(wěn)定性?！?/p>

在物理學(xué)中，“幽靈”可以描述為為了使粒子理論在數(shù)學(xué)上自洽而引入的任何非物理因子。但它也可以指代一種物理上的負(fù)能量擾動，這與數(shù)學(xué)規(guī)范理論中的“幽靈”不同，它預(yù)示著一種不穩(wěn)定性。

這里用水來類比會很有幫助。想象水面是一個基準(zhǔn)面，是水所能處的最低能量狀態(tài)。要激起漣漪需要消耗能量，比如投入一顆石子；通常情況下，自然界不會在沒有能量輸入的情況下自發(fā)產(chǎn)生漣漪。

然而，在某些條件下，理論預(yù)測會出現(xiàn)一種攜帶負(fù)能量的擾動——“幽靈”。這看起來很像沒有投入石子提供能量就自發(fā)出現(xiàn)的漣漪。

這并非無中生有地創(chuàng)造能量。相反，系統(tǒng)可以通過產(chǎn)生一對擾動——一個正能量，一個負(fù)能量——來降低其總能量，從而使原始狀態(tài)變得不穩(wěn)定。

在地球上，切倫科夫輻射是一種不穩(wěn)定性在可見光波段的表現(xiàn)；當(dāng)介質(zhì)中的某種擾動在該介質(zhì)中傳播的速度超過它所產(chǎn)生的‘漣漪’（即光波）時，就會發(fā)生這種現(xiàn)象，這類似于音爆的光學(xué)版本。漣漪不斷累積直到突然爆發(fā)形成“光爆”。這種現(xiàn)象通常在核反應(yīng)堆中觀察到，那里帶電粒子在水中的速度超過了光速。

然而，根據(jù)已知物理定律，在真空中沒有任何東西能移動得比光快，因此真空中不應(yīng)出現(xiàn)切倫科夫輻射的光爆現(xiàn)象。

巴比切夫在論文中解釋說，空無一物的空間中，幽靈不穩(wěn)定性可能與超光速帶電粒子的行為非常相似，并以相同的方式產(chǎn)生切倫科夫光爆。他表示：“正如我們所展示的，這兩種過程的運動學(xué)——切倫科夫輻射與特定類型的幽靈不穩(wěn)定性——確實完全等效?！?/p>

這將會徹底改變我們對物理宇宙的理解。在虛無中探測到切倫科夫輻射將意味著，宇宙真空至少在某些情況下可以表現(xiàn)得像一種具有結(jié)構(gòu)、極限和儲存能量的介質(zhì)，這有助于推進(jìn)或排除一些對我們現(xiàn)有引力理論的修正提議。

反過來，這也將意味著我們對真空的定義是錯誤的或不完整的，它并非我們假設(shè)的宇宙最低能量狀態(tài)，從而迫使我們重新思考對一些非?；A(chǔ)的物理學(xué)的理解。

這并非完全出乎意料；幾十年來，廣義相對論與量子力學(xué)之間的張力，早已預(yù)示著我們對于物理宇宙的理解存在空白。

目前，這一討論仍牢牢扎根于理論領(lǐng)域；論文并未提供任何實際手段來尋找這樣的探測信號。但一個堅實的理論是良好的第一步；探索這一構(gòu)想提出的可能性，正是我們找出如何去尋找它的途徑。

巴比切夫?qū)懙溃骸把芯啃拚碚撝羞@種不穩(wěn)定的構(gòu)型處于‘準(zhǔn)穩(wěn)定’狀態(tài)的情景會很有趣，即不穩(wěn)定性的時間尺度遠(yuǎn)長于相關(guān)的物理過程。例如，可以設(shè)想一個存在‘幽靈’的黑洞，但其不穩(wěn)定速率小于準(zhǔn)正則模的頻率?！?/p>

“未來研究的另一個方向，將是分析和數(shù)值模擬這類幽靈不穩(wěn)定性在各類引力理論的具體解中是如何發(fā)展的?！?/p>

該論文已發(fā)表在《物理評論D》期刊上。

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