1、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
2、和磁力，甚至暗物质和暗能量 1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 theoryto cosmic inventoryFANG QIAOQIAONo.5th, Nan Ping Road, Shi Nan District, Qingdao, Shandong, Ch
3、ina, 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 hy
4、pothetical 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, gravitatio
5、nal 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
6、 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 2,3，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 4，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
7、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
8、.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
9、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 .301I. 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
10、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
11、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 5，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。
12、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 6，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2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
13、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 7。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
14、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3形下，速度快，则能量级别高，速度慢，则能
15、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
16、一性和事物存在形式及发展变化的多样性 8。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 9。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
17、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 10。4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
18、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
19、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
20、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5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
21、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
22、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
23、石头的6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
24、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
25、。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。7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，
26、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
27、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。
