物質是什么構成了宇宙，但是什么構成了物質呢?對于那些思考它的人來說，這個問題一直很棘手，尤其是對于物理學家而言。我的同事Jeffrey Eischen 和我描述了物理學的最新趨勢，并描述了一種思考物質的更新方法。我們建議，物質不是像長期以來想像的那樣由粒子或波構成，而是(從更根本上來說)由能量碎片構成。

從五到一

古希臘人設想了物質的五個基本組成部分-從下到上：土，水，空氣，火和以太。從地球的有利位置觀察，以太是充滿天空并解釋恒星旋轉的物質。這些是建立世界的最基本的基礎要素。他們對物理元素的概念在近2,000年中并未發(fā)生太大變化。

然后，大約300年前，艾薩克·牛頓爵士(Isaac Newton)提出了所有物質都存在于稱為粒子的點上的想法。在那之后的一百五十年，詹姆斯·克萊克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)引入了電磁波–電磁，電和光的潛在且通常不可見的形式。曾擔任基石力學和波的粒子電磁和公眾的粒子和波作為兩個解決此事的積木。粒子和波一起成為各種物質的基礎。

這是對古希臘人五個要素的巨大改進，但仍存在缺陷。在一系列著名的實驗(稱為雙縫實驗)中，光有時像粒子一樣起作用，而其他時候像波一樣起作用。盡管波和粒子的理論和數(shù)學使科學家能夠對宇宙做出難以置信的準確預測，但這些規(guī)則在最大和最小的尺度上卻被打破了。

愛因斯坦在他的廣義相對論中提出了一種補救辦法。愛因斯坦使用當時可用的數(shù)學工具，能夠更好地解釋某些物理現(xiàn)象，并解決了長期以來與慣性和重力有關的悖論。但是他沒有改進粒子或波，而是在提議時空扭曲時消除了它們。

通過使用較新的數(shù)學工具，我和我的同事展示了一種可以準確描述宇宙的新理論。我們認為可能存在比粒子和波浪更根本的構造塊，而不是將理論基于空間和時間的扭曲?？茖W家們理解，粒子和波是存在的對立面：粒子是物質的源頭，它存在于單個點上，而波除了存在于產生它們的點之外，還存在于各處。我和我的同事認為在他們之間建立潛在的聯(lián)系是合乎邏輯的。

能量流和碎片

我們的理論始于一個新的基本概念-能量總是“流經(jīng)”時空區(qū)域。

認為能量是由充滿空間和時間的區(qū)域的線組成的，它流入和流出該區(qū)域，從不開始，從不結束，從不相互交叉。

從流動能量線宇宙的想法出發(fā)，我們尋找了流動能量的單個構造塊。如果我們能夠找到并定義這樣的事物，我們希望我們可以使用它來以最大和最小的尺度準確地做出有關宇宙的預測。

在數(shù)學上有很多構建基塊可供選擇，但是我們尋求一種既具有粒子又具有波特征的模塊，既像粒子一樣集中，又像波一樣在空間和時間上擴展。答案是一個看起來像能量集中的構造塊，就像一顆恒星，其能量在中心處最高，而離中心越遠越小。

令我們驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)描述流動的能量集中度的方法非常有限。其中，我們發(fā)現(xiàn)只有一種符合我們對流動的數(shù)學定義。我們稱它為能量的一部分。對于數(shù)學和物理學愛好者，其定義為A =-?/ r，其中?是強度，r是距離函數(shù)。

我們使用能量的碎片作為物質的基礎，然后構造了解決物理問題所需的數(shù)學。最后一步是對其進行測試。

回到愛因斯坦，增加普遍性

一百多年前，愛因斯坦轉向物理學中的兩個傳奇性問題來驗證廣義相對論：水星軌道上逐年的微小位移(或進動)，以及光通過太陽時的微小彎曲。

這些問題是尺寸譜的兩個極端。物質的波動論和粒子論都無法解決它們，但是廣義相對論卻不能解決。廣義相對論使空間和時間發(fā)生扭曲，從而導致水星的軌跡發(fā)生移動，而光的彎曲恰好是天文觀測所看到的。

如果我們的新理論有機會用可能更基本的碎片代替質點和波動，那么我們也必須能夠用我們的理論解決這些問題。

對于水星進動問題，我們將太陽建模為巨大的固定能量碎片，并將水星建模為較小但仍然巨大的緩慢移動的能量碎片。對于光彎曲問題，以相同的方式對太陽建模，但將光子建模為以光速運動的微小能量碎片。在這兩個問題中，我們計算了運動碎片的軌跡，并得到了與廣義相對論所預測的相同的答案。我們被驚呆了。

我們的初步工作證明了新的構建塊如何能夠準確地建模從巨大到微小的物體。在粒子和波分解的地方，能量構造塊的碎片保持牢固。該片段可能是單個潛在的通用構建基塊，可從中對該塊進行數(shù)學建模，并更新人們對宇宙構建基塊的思考方式。