万物皆由物质构成，但是什么构成了物质？
两位物理学家提出了一种新理论
这一新理论的核心观点是：能量碎片而非波或粒子，可能是宇宙的基本构成要素。
物质构成了宇宙，但是什么构成了物质？长期以来，对于思考这个问题的人来说，这一问题一直十分棘手，物理学家尤其如此。结合物理学的近期趋势，我的同事杰弗里·艾申 和我共同描述了一种思考物质的更新方式。我们提出，物质并非由粒子或波构成，正如长期以来人们所认为的那样，而是——更为根本地——物质由能量碎片构成。
从五到一
古希腊人设想了物质的五种基本构成要素——自下而上依次为：土、水、气、火和以太。以太是充满天空、用以解释从地球视角观测到的恒星转动的物质。这些是构成世界的最初、最基本的元素。近2,000年间，他们对物理元素的认识并未发生显著变化。
大约300年前，艾萨克·牛顿爵士提出了一种观点：一切物质都存在于被称为粒子的点上。此后一百五十年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出了电磁波——磁、电和光背后那种通常不可见的基本形式。粒子是力学的构成要素，波则是电磁学的构成要素，而公众最终接受了粒子与波作为物质的两种基本构成要素。二者共同构成了各类物质。
这较古希腊人的五元素说有了巨大进步，但仍存在缺陷。在一系列著名实验中，即所谓的双缝实验中，光有时表现为粒子，有时又表现为波。尽管波与粒子的理论和数学能让科学家对宇宙做出极为精确的预测，但在最大和最微小的尺度上，这些规则会失效。
爱因斯坦在其广义相对论中提出了解决办法。借助当时可用的数学工具，爱因斯坦得以更好地解释某些物理现象，并解决了一个长期存在的与惯性和引力相关的悖论。但他并没有改进粒子或波的理论，而是在提出时空弯曲的同时将它们摒弃了。
借助更新的数学工具，我和同事证明了一种可能精确描述宇宙的新理论。我们并非以时空弯曲为理论基础，而是认为可能存在一种比粒子和波更为根本的构成要素。科学家理解，粒子与波在存在意义上是对立的：粒子是存在于单一点上的物质来源，而波则存在于除产生它们的点以外的所有地方。我和同事认为，二者之间存在某种潜在联系，这在逻辑上是说得通的。
能量的流动与能量碎片
我们的理论始于一个新的基本观点：能量总是“流动”穿过时空的各个区域。
可以将能量设想为由线条构成，这些线条充满时空的某一区域，流入和流出该区域，既无起点也无终点，且彼此从不交叉。
基于宇宙由流动的能量线构成这一设想，我们寻找流动能量的单一构成要素。如果能够找到并定义这样一种东西，我们希望借助它对宇宙在最大和最微小尺度上做出精确预测。
从数学角度看，可供选择的构成要素有很多，但我们寻找的是兼具粒子与波特征的要素：像粒子一样高度集中，又像波一样在时空中展开。答案是一种看起来像能量聚集体的构成要素，有点像恒星，其能量在中心最高，并随离中心距离增加而减小。
令我们颇感意外的是，我们发现描述流动能量聚集的方式只有有限几种。其中，我们仅找到一种符合我们对流动的数学定义的方式。我们将其命名为能量碎片。对于数学和物理爱好者而言，其定义为 A = -⍺/r，其中⍺为强度，且r为距离函数。
以能量碎片作为物质的构成要素，我们随后构建了解决物理问题所需的数学工具。最后一步是对其进行检验。
回到爱因斯坦，增加普适性
100多年前，爱因斯坦曾借助两个著名难题，以验证广义相对论：即水星轨道每年极其微小的偏移，即进动，以及光线经过太阳时的微小弯曲。
这些问题处于尺度谱的两个极端。波或粒子的物质理论都无法解决它们，但广义相对论做到了。广义相对论通过弯曲时空，使水星的轨迹发生偏移、光线发生弯曲，其幅度与天文观测中所见的情况精确吻合。
若我们的新理论要有机会以所谓更为根本的碎片取代粒子与波，那么我们的理论也必须能够解决这些问题。
对于水星进动问题，我们将太阳建模为一个巨大的静止能量碎片，将水星建模为一个较小但仍然巨大的缓慢运动能量碎片。对于光线弯曲问题，太阳以同样方式建模，但光子被建模为以光速运动的极微小能量碎片。在两个问题中，我们计算了运动碎片的轨迹，得到的结果与广义相对论的预测一致。我们对此感到震惊。
我们最初的工作表明，一种新的构成要素能够精确地对从巨大到极微小的天体进行建模。在粒子与波失效之处，能量碎片这一构成要素依然稳固。这一碎片可能是一种单一的、潜在普适的构成要素，可据此在数学上对现实进行建模，并更新人们对宇宙构成要素的看法。
