宇宙可能从亚稳态边缘崩溃？这背后的原理与希格斯玻色子有何关系

要开始理解这个问题，我们需要研究能量势，并考虑物理学中的一个核心问题：一个系统总是希望最小化能量。例如，原子结合成分子也是这个原因，通过结合在一起形成分子，原子的组合可以更稳定。在物理学中，最小化系统的能量是理解事物如何工作的关键。

就像原子形成分子以降低系统的总能量一样，粒子也有降低其势能的倾向。一个非常简单的势能图看起来像一条抛物线（如上图），Y轴代表势能，X轴代表势能变化的参数，如位置。在这个势能图中，我们可以发现一个最小势能的位置，如果把一个球放进去，它就会朝着势能的最小值下降。由于只有一个最小值，情况很简单，球会朝着这个最小值前进，最终停留在底部。

一个试图将能量最小化的物理系统总是寻求降到其可能的最小值，但关键是为了做到这一点，它必须克服它们之间的势垒。但如果没有足够多的能量，粒子就无法越过障碍，会被困在高能量的最小值上。

量子力学介入

量子粒子不是一个小球而是波，它的位置和动量都是不确定的。如果我们看粒子处于较高最小值的情况，那么由于我们不确切地知道动量和位置，我们已经不能确定粒子是否会停留在那里，还是克服势垒进入到较低的最小值。由于这种不确定性，粒子不再处于稳定状态，而是处于亚稳态。在这种状态下，量子隧穿现象可以使其从较高的最小值逃逸到较低的最小值。

量子隧穿是量子力学概率性质的一个特征，一个简单的思考方式是这样的。在量子力学中，一个粒子的位置是由一个波函数决定的，波函数由薛定谔方程定义，波函数的平方给出了在任意位置找到这个粒子的概率。如果我们解这个方程，我们会发现，在低能态找到粒子的概率是非零的。换句话说，它有一个有限的可能性超出这一势垒，如果势垒之外的能级更低，这个概率就会增加。

亚稳态宇宙

希格斯玻色子的特殊之处在于，在标准模型中它具有一个非平凡的势：它的最低势不在中心也不为零。这就引出了希格斯机制，而希格斯机制反过来又给了我们弱力的重介体。在这个机制中，希格斯场在远离原点的地方陷入最小值，从而得到一个非零的期望值。这个期望值是导致希格斯场质量的原因，其他基本粒子也通过与希格斯场的相互作用获得质量。

希格斯势的行为在实验上由希格斯玻色子的质量和最重的基本粒子顶夸克的质量决定。目前对这些质量的最佳估计将标准模型置于亚稳定区域。换句话说，最新的研究表明，希格斯玻色子的势能可能有另一个低得多的能级，也就是说希格斯场目前不是最低的。

事实上，在2018年发表在《物理评论》杂志上的一篇论文中，研究人员计算出，我们的亚稳定宇宙的寿命在10到10年之间，这远比我们目前宇宙的年龄大了好几个数量级。