• 一種新的物質(zhì)結(jié)構(gòu)可以模擬最大和最小的物體（從恒星到光子）

物質(zhì)組成了宇宙，但是是什么組成了物質(zhì)呢？長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題一直很棘手?，F(xiàn)在，研究人員研究出了一種描述物質(zhì)的新方法，這反映了物理學(xué)最近的發(fā)展趨勢(shì)。他們提出，物質(zhì)不是由粒子或波組成的，而是由能量碎片組成的。

古希臘人設(shè)想了物質(zhì)的五種組成部分，即土、水、空氣、火和以太。以太是一種物質(zhì)，它充滿了整個(gè)空間，解釋了星星的運(yùn)轉(zhuǎn)。這些是構(gòu)造世界的最基本的元素。在近2000年的時(shí)間里，他們對(duì)物理元素的概念沒(méi)有發(fā)生顯著的變化。

然后，大約在300年前，艾薩克·牛頓爵士提出了所有物質(zhì)都是由粒子構(gòu)成的觀點(diǎn)。150年后，詹姆斯克拉克麥克斯韋引入了電磁波。粒子是力學(xué)的組成部分，而波是電磁學(xué)的組成部分，最終確定了粒子和波是構(gòu)成物質(zhì)的兩個(gè)種成分。

與古希臘的五行理論相比，這是一個(gè)巨大的進(jìn)步，但仍有缺陷。在一系列著名的實(shí)驗(yàn)中，即眾所周知的雙縫實(shí)驗(yàn)中，光有時(shí)像粒子，有時(shí)又像波。雖然波和粒子的理論讓科學(xué)家們對(duì)宇宙做出了難以置信的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，但這些規(guī)則在最大和最小的尺度上都被打破了。

愛(ài)因斯坦在他的廣義相對(duì)論中提出了一個(gè)補(bǔ)救辦法。利用當(dāng)時(shí)可用的數(shù)學(xué)工具，愛(ài)因斯坦能夠更好地解釋某些物理現(xiàn)象，也解決了一個(gè)長(zhǎng)期存在的關(guān)于慣性和引力的悖論。但他并沒(méi)有改進(jìn)粒子或波，而是在提出時(shí)空扭曲理論時(shí)消除了它們。

利用較新的數(shù)學(xué)工具，研究人員展示了一個(gè)可以準(zhǔn)確描述宇宙的新理論。該理論認(rèn)為可能存在一種比粒子和波更基本的構(gòu)造塊?？茖W(xué)家們明白粒子和波是存在的對(duì)立面，粒子是存在于一個(gè)點(diǎn)，而波存在于任何地方。但研究人員研究發(fā)現(xiàn)，粒子和波之間存在潛在的聯(lián)系。

能量的流動(dòng)和碎片

我們的理論以一個(gè)新的基本觀點(diǎn)開始，能量總是在空間和時(shí)間區(qū)域中“流動(dòng)”?？梢园涯芰肯胂蟪沙錆M空間和時(shí)間區(qū)域的線條，它們流入和流出那個(gè)區(qū)域，沒(méi)有起點(diǎn)，沒(méi)有終點(diǎn)，也沒(méi)有交叉。

• 廣義相對(duì)論是第一個(gè)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水星軌道輕微旋轉(zhuǎn)的理論。

從流動(dòng)的能量線宇宙的想法出發(fā)，我們?yōu)榱鲃?dòng)的能量尋找一個(gè)單一的構(gòu)造單元。如果我們能夠找到并定義這樣一個(gè)東西，我們希望能夠用它來(lái)精確地預(yù)測(cè)宇宙的最大和最小尺度。

在數(shù)學(xué)上有許多構(gòu)造模塊可供選擇，研究人員尋求一種兼具粒子和波的特征。答案是一種看起來(lái)像能量集中的構(gòu)造塊（有點(diǎn)像恒星），這種構(gòu)造塊在中心的能量最高，離中心越遠(yuǎn)，能量就越小。

令人非常驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)只有有限的幾種方法來(lái)描述流動(dòng)的能量。研究人員稱之為能量碎片。利用能量碎片作為物質(zhì)的組成部分，研究人員構(gòu)建了解決物理問(wèn)題所必需的數(shù)學(xué)。最后一步是測(cè)試它。

回到愛(ài)因斯坦

100多年前，愛(ài)因斯坦曾用物理學(xué)中的兩個(gè)傳奇問(wèn)題來(lái)驗(yàn)證廣義相對(duì)論，即水星軌道上極其微小的年移（或歲差），以及光線經(jīng)過(guò)太陽(yáng)時(shí)的微小彎曲。

無(wú)論是波理論還是粒子理論都無(wú)法解決這些問(wèn)題，但廣義相對(duì)論卻解決了。根據(jù)廣義相對(duì)論，超大質(zhì)量的天體扭曲了空間和時(shí)間，導(dǎo)致水星的軌跡發(fā)生位移。而通過(guò)相對(duì)論計(jì)算出的光的彎曲程度，與天文觀測(cè)中看到的精確程度相當(dāng)。

如果新理論有機(jī)會(huì)用更基本的碎片取代粒子和波，那么新的理論也必須解決相對(duì)論可以解決的問(wèn)題。

對(duì)于水星的歲差問(wèn)題，研究人員將太陽(yáng)建模為一個(gè)巨大的靜止能量碎片，而將水星建模為一個(gè)較小但緩慢移動(dòng)的能量碎片。對(duì)于光的彎曲問(wèn)題，太陽(yáng)被以同樣的方式建模，但光子被建模為以光速運(yùn)動(dòng)的極小的能量碎片。在這兩個(gè)問(wèn)題中，我們計(jì)算了運(yùn)動(dòng)碎片的軌跡，得到了與廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的相同的答案。

他們的工作證明了一種新的基本構(gòu)造塊（能量碎片）是如何精確地建模任意規(guī)模的物質(zhì)，從恒星到光子。這個(gè)碎片可能是一個(gè)單一的潛在的通用的構(gòu)建塊，它可以對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并打破人們對(duì)宇宙構(gòu)建塊的思考方式。