物質是構成宇宙的東西，但物質是由什麼構成的？這個問題對于那些思考它的人來說一直是個棘手的問題，尤其是對于物理學家來說。

我和我的同事傑弗裡·埃申（Jeffrey Eischen）描述了一種新的思考物質的方法，反映了物理學的最新趨勢。我們認為，物質不是像人們長期認為的那樣由粒子或波構成，而是——更根本的——物質是由能量碎片構成的。

古希臘人設想了五種物質的組成部分——自下而上：土、水、空氣、火和以太。以太是一種充滿天空的物質，它解釋了恒星的自轉，從地球的有利位置觀察到了這一點。

這些是建立世界的最基本的要素。近2000年來，他們對物理元素的概念并沒有發生顯著變化。

然後，大約300年前，艾薩克牛頓爵士提出了一個觀點，即所有物質都存在于稱為粒子的點上。一百五十年後，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（jamesclark-Maxwell）引入了電磁波——一種潛在的、通常是看不見的磁、電和光的形式。

粒子是力學的基石，波是電磁的基石，而公衆則把粒子和波看作是物質的兩個組成部分。粒子和波一起成為各種物質的組成部分。

這比古希臘人的五行學說有了很大的改進，但仍然存在缺陷。在一系列著名的實驗中，被稱為雙縫實驗，光有時像粒子，有時像波。雖然波和粒子的理論和數學可以讓科學家對宇宙做出難以置信的精确預測，但這些規則在最大和最小的尺度上都會被打破。

愛因斯坦在他的廣義相對論中提出了一種補救措施。使用當時可用的數學工具，愛因斯坦能夠更好地解釋某些物理現象，并解決了長期以來與慣性和引力有關的悖論。

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。

通過使用更新的數學工具，我和我的同事展示了一種可以準确描述宇宙的新理論。我們認為可能存在比粒子和波更根本的構造塊，而不是将理論基于空間和時間的扭曲。

科學家們理解，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，而波除了存在于産生它們的點之外，還存在于各處。

我和我的同事認為在它們之間建立潛在的聯系是合乎邏輯的。

我們的理論始于一個新的基本概念——能量總是“流”經時空區域。

認為能量是由充滿空間和時間的區域的線組成的，它流入和流出該區域，沒有開始，沒有結束，從不相互交叉。

從流動能量線宇宙的想法出發，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确地做出有關宇宙的預測。

在數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結構塊——像粒子一樣集中，但也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，有點像恒星，它的能量在中心處最高，而離中心越遠越小。

令我們驚訝的是，我們發現描述流動的能量集中度的方法非常有限。其中，我們發現隻有一種符合我們對流動的數學定義。

我們将其命名為能量的一部分。對于數學和物理學愛好者，其定義為A =-⍺/ r，其中⍺是強度，r是距離函數。

我們使用能量的碎片作為物質的基礎，然後構造了解決物理問題所需的數學。最後一步是對其進行測試。

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：水星軌道上的逐年微小變化（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，但是廣義相對論卻能解決。

廣義相對論使空間和時間發生扭曲，從而導緻水星的軌迹發生移動，而光的彎曲量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粒子和波浪，那麼我們也必須能夠用我們的理論解決這些問題。

對于水星的進動問題，我們将太陽建模為巨大的固定能量碎片，并将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進行建模，但是将光子建模為以光速移動的微小能量碎片。

在這兩個問題中，我們計算了運動碎片的軌迹，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确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。

碎片可能是一個單一的潛在的通用構建塊，從中可以對現實進行數學建模，并更新人們對宇宙構建塊的思考方式。

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