霍金的末日警告:希格斯粒子會毀滅宇宙嗎
不會。物理學家不認為希格斯玻色子會在任何活人在意的時間內毀滅宇宙。霍金 2014 年的警告,說的是希格斯場一種真實但純屬理論的不穩定性。所有算過機率的物理學家都認為,最早也要 10^100 年後才可能發生,人類造不出能提前引爆它的機器。
霍金到底說了什麼
這篇常被稱作「霍金預言」的末日警告,其實出自他 2014 年為 Starmus 科學節一本文集寫的序言。他在文中寫道,希格斯玻色子(Higgs boson,也就是「希格斯粒子」)的位能有一個令人不安的特性:能量一旦超過 1000 億 GeV,就可能變得「亞穩定」,這意味著宇宙可能發生災難性的真空衰變,讓「真正的真空」形成一個以光速向外擴張的氣泡。
說白話一點,賦予粒子質量的希格斯場,現在未必處在能量最低的狀態。如果某個小區域先掉進更低的能量狀態,物理學家認為那裡會形成一個新狀態的氣泡,並以光速向外擴張,一路改寫物理定律,摧毀沿途的一切,連「氣泡正在接近」的警訊都來不及發出。霍金還補了一句很直接的話:「這隨時可能發生,我們不會提前看到徵兆。」
最早出現在哪裡
霍金的這篇序言不是科學論文,而是一段為 Starmus 文集寫的通俗說明,2014 年 9 月發表。希格斯玻色子本身,兩年前,也就是 2012 年,才剛在歐洲核子研究組織(CERN)的大型強子對撞機上被證實存在。霍金當年還和物理學家戈登·凱恩(Gordon Kane)打賭 100 美元,賭這個粒子永遠不會被找到,結果他輸了。
警告怎麼傳開的
各家媒體幾天內就報導了這篇序言,標題大多是「上帝粒子恐將毀滅宇宙」之類的說法。NBC News 引用霍金那句「這隨時可能發生,我們不會提前看到徵兆」,這種寫法聽起來很聳動,儘管同一篇報導裡其實也有物理學家在降低這個風險的嚴重性。這種末日式的說法很有生命力,往後只要真空衰變的話題再度出現在新聞裡,就會被重新提起。
物理學家怎麼看
希格斯場會怎麼變化,取決於兩個實際測量出來的數字:希格斯玻色子的質量,還有頂夸克的質量。物理學家約翰·艾利斯(John Ellis)在《CERN Courier》裡形容,這是一個「墨西哥帽」形狀的位能,帽簷在場值超過今天數值的 10 個數量級之後會往下彎,也就是說,宇宙現在所在的真空狀態,只是一個淺淺的山谷,不是物理上可能存在的最低點。
但這不代表宇宙隨時要塌陷。艾利斯的說法是「不需要馬上恐慌」,因為真空估計的壽命,比宇宙至今存在的時間還要長上「非常非常多個數量級」。物理學家喬斯·埃斯皮諾薩(Jose Espinosa)的說法類似:衰變壽命「遠遠大於宇宙現在的年齡」;物理學家馬修·斯特拉斯勒(Matthew Strassler)則用「數十億個永劫」來形容這段時間。
對撞機為什麼引爆不了真空衰變
就算真空真的不穩定,地球上蓋得出來的任何機器也撼動不了它。2008 年一份由物理學家約翰·艾利斯主導的安全審查發現,大型強子對撞機的粒子對撞能量,其實低於持續轟擊地球大氣層、而且已經轟擊了幾十億年的宇宙射線。如果這種強度的對撞真能引發真空衰變,宇宙射線早就該引爆它了。
地球、太陽,以及中子星、白矮星這類密度更高的天體,都承受過遠比對撞機猛烈的宇宙射線撞擊,卻什麼事也沒發生。這份審查因此認為,沒有理由相信對撞能量溫和許多的實驗室對撞機,結果會不一樣。這個結論延續自更早的 2003 年研究,往後每一次對撞機運轉,都沒有推翻它。
真的衰變要等多久
現代的估算,把這段等待時間量化了出來。物理學家馬修·施瓦茨(Matthew Schwartz)和同事在 2017 年算出,一個真空衰變氣泡此刻已經抵達地球的機率,大約是 10 的 606 次方分之一;2024 年重新計算後,這個機率又降到大約 10 的 868 次方分之一。費米實驗室物理學家約瑟夫·萊肯(Joseph Lykken)對 NBC News 給了一個更好記的說法:「這件事最可能要等 10 的 100 次方年才會發生,所以你大概不用急著賣房子。」
這兩組數字說的是同一件事:以宇宙現在的年齡來看,真空衰變的風險,遠遠排不進任何人需要認真規劃的範圍。萊肯也補了一句讓人不太舒服的話:因為衰變氣泡以光速前進,理論上宇宙別處很久以前就觸發的一個氣泡,此刻可能正朝地球飛來,而且不會有任何提前的警訊。
霍金說過的其他警告
希格斯玻色子只是霍金晚年提出的其中一個末日警告,其他幾則各自獨立見報,跟真空衰變無關。他在 2014 年接受 BBC 訪問時說,「完整人工智慧的發展,可能意味著人類的終結」;2017 年 12 月又告訴《連線》雜誌,「我擔心 AI 最終可能會完全取代人類」,描述一種演化速度可能超越創造者的人工智慧。
他也曾在 2010 年的紀錄片《Into the Universe》裡警告,先進的外星文明「或許會變成遊牧民族,設法征服、殖民任何他們到得了的星球」;2016 年他把這個說法再講一次,比喻成美洲原住民遇上哥倫布。2017 年 5 月,圍繞著一部 BBC 火星紀錄片,他又表示人類必須在「下一個世紀之內」成為跨星球物種才能避免滅絕,比他先前估計的 1000 年大幅提前。
結論
真假檔案把霍金的希格斯玻色子末日警告歸檔為「已證偽」。霍金談到的物理現象本身是真實的,至今仍是一個開放的研究問題,但「希格斯玻色子會帶來實質威脅」這種通俗解讀,跟每一份公開發表的估算都對不上:衰變的時間尺度要 10 的 100 次方年以上,氣泡此刻已抵達地球的機率低於 10 的 600 次方分之一,而比任何對撞機都猛烈得多的宇宙射線撞擊,也已經讓宇宙安然無恙地存在了幾十億年。這個預言沒有應驗,物理學也沒有任何跡象顯示它會應驗。
出處
- NBC News,2014-09-08:Stephen Hawking Fears Higgs Boson Doomsday, and He's Not Alone
- Scientific American,2024-02-20:How the Higgs Boson Might Spell Doom for the Universe
- Scientific American,2025-05-28:The End of the Universe Could Begin with a Quantum Bubble
- CERN Courier,2022-07-25:The Higgs and the fate of the universe
- Journal of Physics G (IOP Publishing),2008:Review of the Safety of LHC Collisions
- Popular Science,2017-05-04:Stephen Hawking says we have 100 years to colonize a new planet—or die. Could we do it?
- Newsweek,2017-11-07:Stephen Hawking AI Warning: Artificial Intelligence Could Destroy Civilization
- National Geographic,2018-03-14:Controversial Stephen Hawking Predictions, From Evil Aliens to Black Hole Bets