能量空间——探索世界的本源是什么.doc

能量空间探索世界的本源是什么方巧巧山东省青岛市市南区南平路5号，266073摘 要在人类即将利用大型强子对撞机找到“希格斯”粒子之际，作者也提出能量空间理论，期望能使人类探索自然的旅程更加顺利。能量空间理论是一套假设的关于宇宙中构成普遍物质的本源的理论。能量空间理论假设构成宇宙中普遍物质的本源是：在空间中传播的能量。其作用及意义在于：能量空间理论着重从“形”的角度出发，用一种容易理解问题的方式看待物质本源问题，与已有的从“理”的角度出发看问题的其它理论不冲突，只是视角有所不同，或者看问题的方式和层面不同，解决问题的方法不同，所以，利用它能很好的解释在其它理论中的内容，例如光量子、黑洞、引力和磁力，甚至暗物质和暗能量Beck C, MacKey MC. Could dark energy be measured in the lab?. Physics Letters B, 2005, 605 (34): 295300等；能量空间理论可以作为一根绳索或者一种内在的联系，对于当代多个学科的发展起到一定的启示、引导，或关联作用；在必要时，它可以将很多其它的理论关联、归拢到一起，使我们对于所研究的事物掌握的更全面，便于科研人员在某些工作中找到新的解决方案，或者发掘更多信息。关键词：高能物理学，能量空间理论，假设推理，物质本源，能量阶梯Energy SpaceA hypothetical theory to cosmic inventoryFANG QIAOQIAONo.5th, Nan Ping Road, Shi Nan District, Qingdao, Shandong, China, 266073AbstractWhen we human beings have almost found the higgs particle, the author looks at the problem of the origin of cosmic inventory from a special point in a special way that could make us understand the world more easily and brings up a new theory: Energy Space. The Energy Space is a hypothetical theory to the origin of cosmic inventory. The Energy Space theory is trying to presume what every thing of the cosmic is in nature: energy transferring in space. The Energy Space theory can well explain some content or terms in other theories, such as light quantum, black hole, gravitational force and magnetic force, even dark matter and dark energy. Therefore the Energy Space theory can be used as a clue or an inner link in fact, to gather in many other theories for us to find new solutions or see more wide views in some scientific research.Keywords： High-energy Physics, The Energy Space Theory, Hypothesis&Speculating, The origin of cosmic inventory, Energy Ladder引 言宇宙万物的本源是什么千百年来，这个问题一直伴随着我们人类，也激励着一代又一代科学家走上探索的征程。现代科学的发展大大拓展了我们的视野，我们发展了很多有名的理论，例如量子理论、超弦理论Katrin Becker, Melanie Becker, John H. Schwarz. String Theory And M-Theory: A Modern Introduction. Cambridge University Press, 2007. 89-111,Duff, Michael J. The Theory Formerly Known As Strings. Scientific American, 1998:6469.，等等，我们还做了很多前所未有的实验，例如大型强子对撞机的超光速实验，以及最近的寻找希格斯粒子实验Matthew Chalmers. Physicists find new particle, but is it the Higgs?. Nature, 2012, doi:10.1038/nature.2012.10932，等等。这些，无疑都与探索宇宙中普遍物质的本源有着或多或少的联系。如果有一天我们找到了这种本源，那么，应该有相应的一套具有一定统一性的理论来支撑它。能量空间理论就是一种这样的目前仍属被假设出的理论，它的内容介于现代科学已经存在的常规理论和未来深度探索宇宙万物本源及其起因问题的层面之间，被期望起到两者之间桥梁的作用。本文分步骤、由浅入深的说明了能量空间理论的基本内容。包括：给出在能量空间理论中，空间的定义，能量的定义，提出了能量阶梯的概念、能量传播的方式；举例说明利用能量空间理论解释其它理论中的科学术语等；最后，是这个理论在科研领域的应用前景展望。目 录I. 能量空间理论的基本内容11.1 能量空间理论的基本概念21.1.1 能量空间理论中关于空间的基本定义21.1.2 能量空间理论中关于能量的基本定义21.1.3 能量空间，事物的能量空间51.2 能量阶梯61.2.1 能量级别，高能量空间和低能量空间61.2.2 能量阶梯71.3 能量传播的基本方式91.3.1 能量传播最初的一维特性91.3.2 能量传播的二维和三维形成9II. 能量空间理论的意义192.1 能量空间理论与其它理论的融合192.1.1 与大爆炸理论192.1.2 与超弦理论192.1.3 与其它理论202.2 用能量空间理论解释现象或其它理论中的术语202.2.1 能量传播感知202.2.2 质量202.2.3 万有引力和电磁场力202.2.4 超光速与光的非直线传播252.2.5 黑洞262.2.6 暗物质与暗能量262.2.7 反物质272.3 应用展望272.3.1 如何研究光子等能量及研究的意义272.3.2 在材料科学中的应用展望282.3.3 在生物科学中的应用展望282.3.4 时空隧道292.3.5 寻找能量阶梯29参考文献30I. 能量空间理论的基本内容能量空间理论假设宇宙中普遍物质的本源是：在空间中传播的能量，即空间和空间中的能量及其传播。能量空间理论认为：能量和空间的关系密不可分。能量和空间的组合在宏观和微观上都有很多可能的存在形式，并且微观粒子世界和宏观世界里的能量存在和传播形式有很多相似甚至是相同的地方。一股能量的规模，即所占空间的大小和这一股能量的级别，决定这一股能量是形成微观粒子世界里的能量微粒，例如电子，还是形成宏观世界里像电子一样高速运动却有星球般规模的能量漩涡，这是黑洞的一种可能的存在形式，或者，这股能量会生成以上两者之外的其它的事物；一颗星球的形成，可以与一阵旋风的形成有相似之处，不同的是形成两者的微观世界里的能量微粒类型、宏观世界里的能量微粒云的传播等状况。我们当然可以设想夸克中是否存在能量值为零，甚至为负的空间，并可以尝试根据这种设想进一步来深度探索空间和能量的关系，甚至是它们的起因和形成等。能量空间理论认为：微观粒子世界里的能量存在和传播形式，决定并影响着宏观世界里的能量存在和传播形式。这可以作为我们研究问题时的通常的出发点，同时，我们也应该认识到，宏观世界也对微观粒子世界里的能量存在和传播形式起着重要作用在很多情况下，宏观上的能量作用效果是分解到了微观世界里某一层级或某些层级的能量微粒上。能量空间理论对能量和空间在起源问题上可能存在的基本关系的猜测：或者是能量仅仅分布于早已形成并存在至今的空间中瑞林. 超高能宇宙线. 物理通报, 2007, (5):52Rui Lin. Ultrahigh Energy Cosmic Rays. Physics Bulletin, 2007, (5):52 (in Chinese)，即它们之间并无本源上的关系；或者是空间的状态变化形成了能量；或者是能量填充起，即形成了空间，等等。如果说是空间的状态变化形成了能量，或者是能量填充形成的空间，则能量为正时，可以设空间为正；能量为零时，可以设空间为零；能量为负时，可以设空间为负。对于空间和能量的正负取值在很多文献资料中有相类似的叙述葛旭初. 粒子对称性探索. 北京:科学技术文献出版社, 1994.283-293Ge Xuchu. Exploration on Symmetry particles. Bei Jing:Scientific and Technical Documentation Press, 1993:283-293 (in Chinese)，当我们需要将能量空间理论与一些理论结合起来时，可以考虑在空间和能量值之前使用符号。至于能量到底从何而来，它的本质到底是什么，以及空间究竟是如何形成的这类深度探索宇宙万物本源及其成因的内容，本文仍未涉及；对于这些更深层次的内容，或许在不久的将来，我们人类就会找到确切的答案。能量空间理论，则被认为是现代科学向前发展，并与未来科学交接过程中的一个重要的理论性工具。除非特别说明，能量空间理论中的空间，指在能量分布于其中之前就早已形成并存在至今的空间。所以，在用能量空间理论分析问题时，空间的能量值基本取正值，极少有空间的能量值取为零等情形。这种假设的取义只是为便于我们目前的理解无论能量和空间的渊源关系是什么，都不影响我们使用能量空间理论来说明我们所能认识到的有关空间和能量的其它一些重要属性，并通过沿着这条构想中的路径，寻找真理。1.1 能量空间理论的基本概念1.1.1 能量空间理论中关于空间的基本定义能量空间理论中的空间，通常指宇宙中的一个立体区域，也就是我们平时所说的三维空间（美）BK 里德雷 著, 李泳 译. 时间、空间和万物. 湖南科学技术出版社, 2002.39-54BKRidley; Li Yong(Translator). Time, Space and Things. China Hunan Science & Technology Press,2002.39-54 (in Chinese)。事物空间的概念：可以用“事物空间”来确切的指某个，或某些物体所占的一个立体区域。例如原子的事物空间，或直接用原子空间，来指一个原子所占的一个极其微小的立体区域；而人体空间，则可以用来指一个人的身体所占据的一个边缘是人形的立体区域；太阳系空间，则可以用来指太阳系所处的立体区域，这个立体区域中除了包含太阳、地球、木星等星球之外，还有广阔的近乎真空的区域。相对于太阳系空间而言，一个原子空间和一个人体空间都是很小的事物空间。空间的层级：即空间层级，主要指事物空间所占的立体区域的大小。例如原子空间的空间层级很低，而太阳系空间的空间层级很高，银河系空间的空间层级则更高。1.1.2 能量空间理论中关于能量的基本定义能量空间理论假定：能量具有本质上的统一性和存在形式的多样性。能量的本质能量空间理论假定：能量的本质之一是速度，是一定空间的状态变化的速度。这种速度的不同，体现出能量的级别不同：在空间状态变化模式一定的情形下，速度快，则能量级别高，速度慢，则能量级别低。例如，在微观粒子世界里，能量微粒内部的高、低能量空间的位置变换速度即微粒内的能量的速度，也即能量的级别，简称能级。能量的层级：即能级。能级高，能量的层级就高，能级低，能量的层级就低。能量的存在形式能量在宏观和微观上都有多种多样的存在形式。各类不同层级即规模的空间，其状态变化的速度大小和变换模式也都通常不同，在微观和宏观上就体现为各种不同形式的能量存在和传播。例如，在微观上会形成不同的能量微粒，而由不同的能量微粒形成的宏观世界里的事物或物体的能量存在情况和能量传播形式也会不同。与我们所处的星球环境较为相关的一种情况是：能量在微观上的统一性和不同性，在宏观上体现出物体之间相互作用关系的统一性和事物存在形式及发展变化的多样性 王存臻, 严春友. 宇宙全息论. 世界时代文刊, 1985, (1) /f/23774192.htmlCunzhen Wang, Chunyou Yan. Holographic Universe Theory. Time, 1985, (1) /f/23774192.html。能量空间理论假定能量的一种重要存在形式：微观粒子世界里的一定能量，与除它之外的一定的空间一起，形成了最小的一类，即最低层级的一类能够将这份能量存储起来的微粒（见1.3节），例如夸克或者质子、电子等，我们称之为最小一类能量微粒，并由这些最小能量微粒构成复杂一些的能量微粒，例如原子，再由复杂一些的能量微粒构成不同的物质微粒，例如某种金属原子或某些有机分子等，最终由物质微粒构成宏观世界里的事物存在于我们周围的空间里 Daniel Clery. Making the stuff of the early universe. Science, 1994, 266(5187):972。有质量的物体只是能量在宏观上存在于宇宙中的一种重要形式，即，能量以这种形式积聚在这些物体里，同时形成这些物体的外形。但质量只是我们较常使用的一种可以描述能量存在形式的表达，还有很多其它的能量存在形式，例如热能、光能、电能等，这些也都是我们对能量在宏观上的存在形式的表达。微观粒子世界里的最小一类能量微粒的主要的共同特性是理解宏观世界里的事物、解决宏观世界里很多问题的一个关键 （美）B格林（Brian Greene）著;李泳 译. 宇宙的琴弦. 湖南科学技术出版社, 2001.82-111Brian Green; Li Yong(Translator). The Elegant Universe. China Hunan Science & Technology Press, 2001.82-111 (in Chinese)。能量的传播能量在空间中的传播普遍而形式多样。不同空间里的能量密度通常不同，甚至在同一个空间里，不同区域的能量密度通常也是不同的，所以，能量传播时刻都在各个能量密度不同的空间里发生，并且，能量传播的方式也是多种多样的。举两个能量传播的例子：热能在地球表面的传播，通常，我们用眼睛看不到，但能用肌肤感觉到；光能的传播，通常，我们能用眼睛看到，却不用肌肤去感觉。能量传播的结果是能量被集中或者被分散，在某些时刻，能量传递可以使一定空间里的一定形式的能量的密度达到一种近乎均衡的状态。能量总是在传播，所以，能量即传播中的能量。由于能量存在形式的不同等因素，能量传播或者主要是以微观的形式，或者主要是以宏观的形式，或者同时以两种形式，并以多种方式传播。能量传播时规模不同，但传播模式可以相似或相同，即在不同层级的空间里，不同级别的能量的传播模式可以是相似甚至是相同的，例如夸克和原子，再比如太阳系和银河系，以及银河系和包含它的更大的星系集团，甚至于宏观和微观粒子世界里的规模相差巨大的某些能量存在即传播形式，也具有相同或相似性，例如夸克和黑洞。几乎所有事物的发展变化都与某个或某些空间中的能量传播直接或间接有关，小到生物体的新陈代谢，大到天体的相对位置关系。事物，包括那些我们能看到、感觉到的东西，都是能量或是能量的传播。能量分类型虽然在本质上具有统一性，但由于能量微粒形成时的微观粒子世界里的一定能量的级别不同，能量的规模上存在细微差异，以及与之组合的空间情况不同等原因，最终会形成不同类型的能量微粒和物质微粒，例如氢原子和铜原子是两种不同类型的能量微粒，同时，铜原子也是构成铜金属的物质微粒，两个氢原子形成的氢气分子则是构成氢气的物质微粒。在我们目前的地球环境里，由不同类型物质微粒形成的事物，例如由水、木、石等物质形成的事物，却可以在某个层面上归属于同一种类型的能量，比如它们都属于广泛分布于地球表层的典型的一类可以用质量等属性来描述的事物所代表的能量；而电流以及电磁则属于典型的一类通常不用质量来直接描述其主要特性的事物，但它们的产生和存在形式也与某种特定类型的能量，例如电子或光子等自由度较大、容易被其它一些类型的能量微粒捕获也容易丢失的能量微粒，在较大空间中以能量微粒队列形式，整体的做高速的近似直线传播的能量运动形式相关。能量的类型还可以从我们人类认知的角度来区分，例如我们的肌肤能感觉到的热能，眼睛能看得到的可见光所承载的光能。值得一提的是，热能量等一些形式的能量，可以穿过很多其它物质微粒集团所占据的空间，例如“有形”的物体，继续进行传播在能量空间理论看来，这只是不同形式的能量在相同的空间中以并肩或者交错，甚至穿越彼此的方式进行传播而已，与空气分子中漫布着尘埃云、雨云，甚至漂移着沙尘云的情况是相似的；所以，我们视觉及触觉中的物体的“有行”和“无形”，并不能被认为是限制各种形式的能量是否能被传播的客观条件。能量分类型是能量的一个重要特点。1.1.3 能量空间，事物的能量空间事物的能量空间定义事物的能量空间：当我们应用能量空间理论来研究事物时，常用事物的能量空间，或直接用事物空间，来指事物所占的空间，尤其指事物所占空间中的能量分布和运行情况。例如，太阳和地球的能量空间，或直接用太阳和地球空间，指包含了太阳和地球的空间，尤其指这个空间中的以各个天体为代表的能量分布和运行情况；而原子的能量空间，或直接用原子空间，指原子所占的空间，尤其指原子空间中的能量分布和运行情况。能量空间的层级：相对的表示出某个能量空间的大部分空间区域的能量级别情况，尤其当比较者中其一包含另一时，在包含者中排除被包含者的影响。例如，微观粒子世界里，原子包含原子核，但说原子的能量空间层级比原子核的能量空间层级低，原子核又包含夸克，但说原子核的能量空间层级比夸克的能量空间层级低，理所当然，原子的能量空间层级比夸克的能量空间层级要低；宏观世界里，太阳系包含太阳，但说太阳系能量空间的层级比太阳能量空间的层级低；而对于构成成分相同的两块石头，大石头的能量空间层级和小石头的能量空间层级是一样的，但一升铁的能量空间层级比一升氢气的能量空间层级高。最小能量空间最小能量微粒我们用能量空间理论描述微观粒子世界里能量存在形式时所用的能量空间和能量微粒意思是等同的。在空间中传播的一定能量形成的微观粒子世界里的最小能量微粒即是最小的能量空间。我们把最小能量微粒，即最小能量空间，和由最小能量微粒直接形成或与它直接相关的夸克、质子等，称为最小一类能量微粒，即最小一类能量空间。能量空间的其它特点如同平时我们所说的单纯意义上的空间一样，这种强调其中的能量情况的空间也可以是部分重叠甚至是彼此包容的。比如，一个大的能量空间可以包含很多小的能量空间，这些小的能量空间也可以彼此包容彼此的一部分或者全部。举个例子：一艘宇宙飞船的能量空间，是它自身所占的空间，有它自身空间的能量情况，同时，它又处在一个包含了地球和这艘飞船的一个很大的能量空间中，实际上，它还处于包含了太阳、地球，和这艘飞船自身的一个更大的能量空间中。作为处于这些能量空间中的一艘飞船，它会同时受到多个由这些能量空间产生的能量阶梯（见1.2节）的作用力，通常，这些力等同于我们平时所说的引力，但某一种力通常在某些与空间位置紧密相关的能量空间中才被考虑。例如，当这艘飞船离地球很近时，我们会着重考虑它与地球之间的关系，当它远离地球时，我们就会考虑它和地球、太阳，以及周围其它大型天体的关系。对能量空间的其它特点暂不论述。1.2 能量阶梯1.2.1 能量级别，高能量空间和低能量空间在我们人类的活动中，有很多大概的能量测量方式，例如质量，还有温度配合体积等。能量空间理论用与质量、密度、体积等在内容和本质上都极其相似的方法来计算宏观世界里的能量：一个物体，也即一个能量空间里，有些什么类型的物质微粒，每一类物质微粒，或者是几种物质微粒的混合物的密度和体积是多大，由此，可以计算出这个物体，或其所占空间的能量有多少。能量空间理论对于能量级别、高能空间和低能空间的定义：在宏观世界里，比如就我们所在的星系区域而言，在物质微粒类型一定的情形下，一个物质微粒密度较大，或者同时体积也较大的空间，所形成的质量，或说是能量也较大，我们称这种空间里的能量级别高，能量级别简称为能级，这样的一个空间可以被称为是高级别的能量空间，即高能级空间，简称高能空间，例如我们的太阳；相应的，在物质微粒类型一定的情形下，一个物质微粒密度较小，或者同时体积也较小的空间，所形成的质量，或说是能量也较小，我们称这种空间里的能量级别低，这样的一个空间可以被称为是低级别的能量空间，即低能级空间，简称为低能空间，例如地球上的一块石头，跟同物质类型的一座山相比，它是一个低能空间。综合了物质微粒的类型，物质微粒的密度，和事物的空间本身的体积大小，我们可以说，太阳、地球、月球三者相比，太阳是高能空间，月球是低能空间，地球居于两者之间。在微观粒子世界里，以一个原子为例，高能空间可以是原子中的质子、中子或者电子；低能空间可以是原子中除了拥有很高级别能量的原子核和电子等之外的那一片空间。1.2.2 能量阶梯上节中，我们提出了能量级别、高能量空间（即高能空间）、低能量空间（即低能空间）的概念，本节中，我们将基于这些概念定义能量阶梯的概念。能量阶梯的定义当两个能量空间的能量级别不同时，即两个能量空间的能量级别存在高低之差时，它们之间的能量阶梯就形成了能量阶梯本身是介于高能空间和低能空间之间的一个能量空间。高、低能量空间之间的能量级别之差被称为能量级差，是形成能量阶梯并促使能量进行传播的一个本质原因，我们可以用代表高低能量级别的数字值差来标志性的表示它，也可以用具体的数值来量化这个差异，这取决于我们的应用需求和运算环境。一旦形成能量阶梯，能量就开始通过能量阶梯，通常是从能量级别高的地方向能量级别低的地方传播对于处在能量阶梯中的能量而言，当高能空间对于它们的引力大于低能空间对于它们的引力时，这些能量在能量阶梯里向高能空间的方向聚集，并且会有新的来自低能空间的能量补充进来；反之，当高能空间对于它们的引力小于低能空间对于它们的引力时，这些在能量阶梯里的能量就会向低能空间的方向散播，并且会有新的来自高能空间的能量补充进来。处在能量阶梯中的物体因为本身也是能量，也会受到能量阶梯施加的促进能量传递的力而移动位置，如此，我们看到事物运动或改变。能量阶梯的作用只要有能量阶梯存在，就会有能量的传播。我们可以这样说：存在能量级差的两个能量空间是通过它们之间所形成的能量阶梯而相互作用、影响彼此的；能量阶梯的存在驱动着一定类型的能量以多种不同的可能方式在高能空间和低能空间之间传播。所以，能量阶梯更像是一个能量通道，驱动着能量从中通过。当然，我们可以根据能量阶梯里的能量传播情况来推测相关的能量空间情况 Glanz, James. Radiation ripples from big bang illuminate geometry of universe. New York Times, 1999, A.1-A, 1:1。能量阶梯的类型形成能量阶梯的高、低能量空间的主要能量类型不同，所形成的能量阶梯的类型也会不同；能量阶梯的类型不同，在其中传递的主要能量的类型也会不同。例如，热能阶梯，是由热能差造成的，这种类型的能量，能量级别相对较低，但其传播活动相对自由；磁能阶梯（或称电能阶梯，即电磁场），其实质是被释放出原子核，在较大空间中做近似直线运动的能量微粒队列，即电子束或光子束中的每一个能量微粒与其周围的低能空间所形成的能量阶梯的集合。我们可以把其中传播着巨大能量，或是能量传播速度极快，并具有相当大规模的能量阶梯称为高能阶梯，把其中传播着较少能量，或是能量传播速度较慢或规模较小的能量阶梯称为低能阶梯。能量阶梯的其它性质不同类型的能量阶梯可以在空间上有部分或全部的重叠，而有些不同类型的能量阶梯甚至会相互影响胡雄, 张训械. 磁层中哨声波与电子的相互作用. 空间科学学报, 1992, 12(4):279-286Hu Xion, Zhang Xunxie. INTERACTION BETWEEN WHISTLER MODE WAVE AND THE ELECTRONS IN THE MAGNETOSPHERE, Chinese Journal of Space Science, 1992, 12(4):279-286 (in Chinese)，因为处于其中的某种类型的能量可能同时受到多种能量阶梯的影响。形成能量阶梯的高、低能量空间的形状不同，形成的能量阶梯的形状也会不同，但能量阶梯通常是连贯的，即能量阶梯里的能量的密度值是沿着能量阶梯延展的方向呈线性变化的。例如，在太阳系中，太阳和远离太阳的近乎真空的低能量空间之间形成的能量阶梯，驱使着其所包含的很多天体，以多种不同方式所做的运动，达到了一种近乎平衡的能量传播效果，但在以太阳为圆心，包含了诸多行星等的一个平面圆的任意一条半径上的可以体现为太阳引力的能量密度，是呈线性变化的。受产生能量阶梯的高、低能量空间的不同性质和形状的影响，能量阶梯的形状还可以是极不规则的。能量阶梯的其它性质暂不论述。1.3 能量传播的基本方式本节将以微观粒子世界里的能量传播为例子，来说明能量传播的基本方式。1.3.1 能量传播最初的一维特性能量空间理论假设：能量最初开始传播时，是在各个可能的方向上沿直线向前的，并且这种传播会一直保持，直到有外力使它改变。这种能量传播的方式适应于很多种类型的能量，也不论能量块的大小或能量束的多少。例如，通常情况下，光能在地球表面的空间里呈直线传播，热能从热能量高的地方向热能量低的地方沿直线传播。能量传播最初的一维特性也是能量传播的基本特性。1.3.2 能量传播的二维和三维形成能量空间理论假定：沿一维传播的能量为及时填充空间以及形成连续的能量阶梯而改变方向，形成二维平面上的近似圆形传播，最终可形成一个三维立体的新能量空间。不同的类型的能量，以及宏观世界和微观粒子世界里的能量传播都适用于以上情形。下面通过微观粒子世界里能量微粒的形成来具体说明这一过程。最小能量微粒的形成能量空间理论对于最小能量微粒的形成过程的假设，更多是为便于理解能量的存在和传播形式，能量空间理论并不排除是宇宙空间的变化导致了能量或能量微粒的形成等观点，但对这种设想的论证暂不纳入能量空间理论研究的范围。无论能量的形成原因是什么，其结果，即能量的存在和传播形式都可以适应能量空间理论的描述。能量空间理论假设：当能量从高能空间向低能空间，包括向没有能量或能量为负的低能“空间”传播时，微观粒子世界里的一块能量极高，但体积极其微小的能量，或称一小束能量，受一定的低能空间作用，这一小束能量的传播方向可能会发生改变代表着速度的一维能量，因受力，而和一定体积的能量极低或者没有能量，甚至能量为负的 “空间”一起，形成相互追逐、旋转着变换位置的情景，也即从最初的直线传播变为类似平面圆形的二维传播（图1-1）。图1- 1能量传播时的一维变二维实际上，此时这一束能量的整体可以是接近圆柱，横切面呈二维平面圆形（图1-2）的形状。 图1- 2最小能量微粒的平面截图（示意图）图1-2中，白色区域代表最小能量微粒的高能空间，黑色区域代表最小能量微粒的低能空间，白色区域中的螺旋线代表能量处于运动状态。这种微粒内部的两个因巨大的能量级差而极不稳定，并做极速的位置旋转变换的能量空间状态，以一种动态的形式稳定的填充起一个微小的立体空间，形成了微观粒子世界里的一个通常是体积极其微小的、状态极为稳定的能量空间，完成了微观粒子世界里的一定能量在空间中的一种最基本形式的传播。我们也可以这样理解：宏观世界里高、低能量空间的能级上的巨大差异，分解成了规模一定的微观能量束，最终转变成了微观粒子世界里的能量微粒。相对于其外部的低能空间，这个实际上是由高低两种能量空间组合而成的能量微粒在实际意义上整体体现为一个形状基本呈圆柱形或球形的高能空间。事实上，现今的宇宙空间中还存在着大量的没有微粒化的微小能量束，这些微小的能量束的能级也会很高，它们便是我们平时所说的太阳辐射、宇宙微波背景辐射等的实际组成元素，通常认为，这些微小的能量束只有超过光速，并且有一定的低能空间配合，才能演绎一维至二维，二维至三维的微粒化过程。至于传播中的能量由一维变二维时偏转的方向，能量空间理论认为，通常是向着某种，或某些与正在传播的能量的类型相似的能量或能量微粒，所形成的能量阶梯强度降低的方向，或是能量密度低的方向，因为它们能影响正在传播的能量对于空间的占据情况。由于能量微粒的空间封闭性，即高、低能量空间仅占据并作用于自己所处的能量微粒空间，事实是超光速能级的能量的作用方向做着极速的改变，不再超出它的那一小块空间，也即这一束超越了光速的能量所作用的空间是一个很小的空间，即最小能量空间。所以，从某种意义上说，最小能量微粒内部的能量所作用的空间便是一种曲线化了的空间；这也可以从另一种角度解释“超过光速时，空间发生弯曲”的说法。能量微粒内部的能量阶梯弱相互作用力最微小的能量微粒空间内部的高、低能量空间的位置变换模式甚至可以是近乎二维的，这种呈二维形式的高、低能量空间之间的能量级差很高，所形成的高能阶梯（图1-3）使高、低能量空间的空间位置转换速度接近无穷大。图1- 3微粒内部的能量阶梯（示意图）图1-3中，代表高能空间的白色区域和代表低能空间的黑色区域之间的线段表示形成了能量阶梯，当然，能量微粒之间的能量阶梯存在于一个立体的空间区域里，或其本身所占空间是个立体的区域。因为能量微粒的空间封闭性，所形成的能量微粒内部的能量阶梯的作用区域也基本是封闭性的，即，能量微粒内部的高、低能空间的极高的能量差基本体现在它们所占据的球形立体空间内部，在这种情况下，能量微粒内部的能量阶梯实质上是一个占有一定空间的并随高低能空间也在进行着极速地旋转的能量阶梯，这种微粒级的能量阶梯通常可以认为是能量微粒内部形成的小电磁场，只是这个能量阶梯不会被轻易填平，它对所占据的能量微粒空间外部的空间，也只有特定的影响。能量空间理论认为：随着能量微粒的旋转，两个能量空间的空间区域大小相同或不同、能级也相同或不同的能量微粒内部的能量阶梯的空间位置及角度会有所不同，这两个能量阶梯会在某种情况下对彼此产生影响。例如，在某些物质微粒处于一定的环境中时，当这两个能量阶梯处在同一个平面上的同一条直线上，并且其低能空间相临近时，能级高一些的能量微粒可能通过这两个能量阶梯向能级小一些的能量微粒释放自己的能量，或者吸收能级小一些的能量微粒的能量。能量空间理论认为，这体现出“能量微粒内部的能量阶梯”与“弱相互作用力”之间存在着紧密关系。复杂能量微粒原子空间我们可以尝试用能量空间理论解释原子空间，也通过它来进一步理解能量空间理论。能量空间理论推测：在微观粒子世界里，在传播方向从一维变二维，即能量由整体呈直线传播到其特定切面形成类似平面圆形的二维传播的过程中，如果这一束能量在低能空间等的作用下经多次分解，例如本来是整体的一块能量在由一维变成二维时边缘受低能空间的分解等影响而破裂，成为多份，或者其这一束能量本身与另一束或多束与之相当的正在传播中发生变化的能量进行了组合等，之后形成在空间上独立的，但又是紧密相联系的，甚至是在空间上有包容关系的多个最小一类能量微粒，即相同或不同类型的最小一类能量微粒通过相同或不同的方式进一步在空间上组合、联系起来，就形成了新的更复杂的能量微粒俞允强. 大爆炸宇宙学. 北京:高等教育出版社, 1995. 50-63Yu Yunqiang. Big Bang Cosmology. Bei Jing:Higher Education Press, 1995. 50-63 (in Chinese)。最终，微观粒子世界里的这一束或多束正在高速传播的能量，可以形成较为复杂的由一定数量的最小能量微粒构成的，在空间上可以有着不同的层级即包容关系的，做类似环绕球状传播的三维立体运行方式这是一个新的能量空间，例如原子能量空间，也即我们所说的原子。形象的说，原子的构造，类似于太阳系中太阳和其它行星的布局。即一个原子中心处的微粒，也就是原子核，可以是它的最高能量空间，而一个电子则是它内部的一个小规模的普通高能空间。一个或多个电子，在中心微粒的周围做极速运转，即电子与除原子中心处的高能空间之外的低能空间不停息的以极高的速度变换着位置，这种高频的空间位置交换总体上形成了一个实际意义上的普通高能空间，与太阳系中由行星围绕太阳旋转所形成的状态形似，并且，原子中的电子的这种高速运转的空间状态也不再容易被它们周围的其它空间力量所打破，于是原子就成为了一个微小的相对稳定的但是复杂一些的能量空间。能量空间理论认为：对应于原子的形成过程，原子中的各类高能空间多数可以再依次分解，例如作为原子中的一个普通高能空间的电子，其本身又可以是由更小体积的高能空间和低能空间组合成，即电子本身也可以是一个由高能空间和低能空间组合成的能量空间 曾谨言. 量子动力学. 科学出版社, 2007.281-288Zeng Jinyan. Quantum Dynamics. Science Press, 2007.281-288 (in Chinese)；作为原子中的最高能量空间的原子核，其本身由多个相似的能量微粒（例如质子）聚集形成，每一个这样的能量微粒，例如质子，也是由多个相似的能量微粒（例如夸克）聚集形成，而夸克是由高能空间和低能空间组合形成的目前被认为是最小的能量空间。图1-4是用能量空间理论解析一个普通的原子的结构示意图，图中的每一个圆示意的是某一个层级的能量空间。图1- 4原子的结构（示意图）其中，最大的圆所表示的能量微粒即是原子，它的白色区域旨在示意在其内部存在着高能空间，这个高能空间由原子核与电子组成。所以，原子层级的白色区域实际是指原子内部运转着体积更小的能量微粒，包括中心处的体积更小、能级更高的能量微粒（原子核），以及围绕中心能量微粒运转的众多普通能量微粒（电子）；原子层级的黑色区域，旨在示意在其内部存在着低能空间，实际上指的是在其内部存在着没有体积更小的能量微粒运行的区域。原子的中心处，是一个更高能量层级的能量微粒（即原子核），图中用一个小一些的圆来表示这个原子核层级的能量微粒，与它外围的能量空间相比，它的体积更小，能量级别更高。这个中心处的能量微粒，与包含它的能量微粒（即原子）的结构相似，也是由其内部的一系列更高能量层级的能量微粒加低能空间组合而成的，比如质子和中子。以此类推，质子和中子的结构也可以是这种空间层次复杂的结构，直到我们目前所能认识到的夸克，它是微观粒子世界里横截面接近二维的一股超级旋转能量流。随着能量微粒进一步构成复杂的能量微粒，复杂能量微粒构成物质微粒，物质微粒构成物体，很多能量就这样存储在了以相对静态形式呈现在宏观世界里的物体中。所以，能量是形成能量微粒和物质微粒的本质，并且每一个能量微粒中至少有两种能量空间：高能空间和低能空间。能量空间理论还假设：通常，组成某一类型的物质微粒的各种能量微粒，其能量空间越小，或是越是在物质微粒内层的能量微粒，其本身，或其内部能量微粒的高、低能量空间的相互追逐，即空间位置的转换越快，我们说它蕴含的能量就越高，它本身就越稳定，由这种能量空间，即能量微粒所形成的物质微粒就越稳定。这可以通俗的说成：空间越小，能量越大，状态越稳定。例如相对于电子，夸克在原子的内层，作用的空间比电子作用的空间小，所以夸克的能量比电子的能量高，并且夸克也比电子稳定。当然，物质微粒的稳定性与组成这种物质微粒的能量微粒的原子核的核内质子数、核外电子数等也密切相关。如果微观粒子世界里的能量传播形成的是新的能量微粒，例如夸克、质子，或者原子等，那么，我们可以设想，造成这种能量传播的高、低能量空间的能量级别之差是巨大的。只是当微观世界里的能量微粒最终形成宏观世界里的事物，比如物体时，高能级的能量已经被分解、储存在了微观粒子层级的能量空间里。而使能量的传播方向发生改变的外力，可以是微观和宏观这两个层次级别不同的空间里，都需要能量以某种方式及时填充空间，以形成能量密度均匀的空间的需要，以及形成宏观世界里的一定空间的能量级别基本呈线性连续变化的能量阶梯的需要，也可以是处在相同或部分重叠的能量空间里的其它能量阶梯的影响，等等。也就是说，微观粒子世界和宏观世界里，不同形式的能量都要在空间中形成能量密度趋于均匀的空间状态，所以，能量的传播必然是一维至二维，二维至三维的。这种能量传播模式因为有相似的空间和能量属性，而适应宏观和微观粒子世界的很多事物，小至夸克，大到星系 陆埮, 罗辽复. 物质探微:从电子到夸克. 科学出版社, 2005.184-191Lu Tan, Luo Liaofu. From Electrons to Quarks. Science Press, 2005.184-191 (in Chinese)。例如，宏观世界里，太阳系里几乎所有的行星都围绕太阳在一个近似平面圆的区域里旋转。能量空间理论认同一种假设：太阳系形成之初也只是宇宙中的一片能量云，即由能量微粒形成的能量云，相对于微观粒子世界里的最终能够形成能量微粒的一束能量而言，这一片能量云是空间层级极高、能量层级相对较低的宏观世界里的能量存在即传播形式，也同微观粒子世界里的空间层级极低、能量层级极高的能量束一样，遵循着一维变二维、二维变三维的能量传播模式，因为它们都是在空间中传播的能量，只是在能量的组成形式，能量的空间层级和能量层级上有所不同。太阳系形成之初的这一片能量云在空间层级高的宏观世界里的传播速度也是接近极速的，即它的宏观能量级别很高，与原子等复杂能量微粒的形成过程类似，最终由这一片微观粒子组成的宏观能量云形成了多个将一定量的能量微粒紧密聚集在一起的星球，这些星球中的行星等在太阳系中的地位相当于原子中的电子，太阳系中心处的太阳则相当于原子中心处的原子核。上述情况也适用于星球为什么是圆球形状的问题。能量空间理论还认为：星球也只是能量存在的一种形式，一颗星球的形成也如同一个能量微粒的形成一样，甚至与一阵旋风这样低空间层级、低能量层级的能量存在和传播形式是相似的，只是形成星球的能量云整体在宏观上须有相当的能级，能量云中的能量微粒也具有相当的能级。星球上某类物质会大量聚集在一起形成物体的情况也从一定程度上说明了能量空间理论关于最小能量微粒、复杂能量微粒形成过程的假设。能量微粒之间的能量阶梯强相互作用力能量空间理论假设：微观粒子世界里的两个相邻的空间层级和能量层级都相当的能量微粒，例如两个相邻的夸克，或者两个相邻的质子，以及两个相邻的原子等，其中一个能量微粒的高能空间和另一个能量微粒的低能空间之间，形成了能量阶梯，我们称这种能量阶梯为能量微粒之间的能量阶梯（图1-5），其实质是一个能量微粒中的高能空间和另一个能量微粒中的低能空间之间产生了一定强度的能量级差；同样，前者的低能空间和后者的高能空间之间，也形成了能量阶梯。这种能量微粒之间的能量阶梯虽然也很强大，但远不足以破坏能量微粒内部原有的高能空间和低能空间极速的旋转追逐彼此的状态。图1- 5两个能量微粒之间的能量阶梯（示意图）至于能够生成“能量微粒之间的能量阶梯”的能量微粒的层级，即哪些级别的能量微粒和哪些级别的能量微粒能产生这种微粒之间的能量阶梯，能量空间理论暂时不予研究，但通常认为是空间级别相当的能量微粒之间会产生能量微粒之间的能量阶梯，例如夸克与夸克、质子与质子、原子与原子，等等；至于除了在同一个质子内的夸克之间产生，是否还能在不同质子的夸克之间，以及不同原子的夸克之间产生，也都暂时不予研究。两个能量微粒之间的这两个能量阶梯，随着两个能量微粒各自内部的高、低能量空间的位置在进行着极速的旋转变换而呈现出增强、减弱或者接近消失，之后迅速的再次增强、减弱或者接近消失的现象，这种极速的状态循环，使能量微粒之间的能量阶梯从某种意义上可以被认为是一直存在着，这也使两个能量微粒彼此吸引，保持着紧密的相邻关系。实际上，任何一个能量微粒和它周围的多个能量微粒中的每一个之间都可以形成这种能量阶梯（图1-6），一个能量微粒与和它并不相邻的能量微粒之间也通过其它能量微粒的“引力传递”形成了能量阶梯（图1-7），甚至在不同物体的不同类型的能量微粒之间形成，当然，这种不同物体的能量微粒之间的能量阶梯，其实质可以是通过介于两个物体之间的某些其它类型的能量微粒的“引力传递”作用，将以上属于不同物体的两个能量微粒关联起来（图1-8）。图1- 6一个能量微粒与其周围多个能量微粒之间的能量阶梯（示意图）图1- 7不相邻的能量微粒之间因其它能量微粒传递而形成的能量阶梯（示意图）图1-7中，能量微粒B与其周围的能量微粒C、D、E之间都形成了能量微粒之间的能量阶梯，C、D、E也都能够向B传递由其它能量微粒传递过来的与A有关的能量阶梯。事实上，构成一个事物（物体或空间等）的能量微粒和这些能量微粒之间的能量阶梯，就像一张三维立体的网，每一个能量微粒都是网中的一个节，每一个能量微粒之间的能量阶梯都是网的两节之间的一根线，这种构造在事物内部向各个方形扩展，充满了事物即能量微粒所及的立体空间，如果