郭石雄

【摘 要】宇宙的本源是空间，而广阔的宇宙空间是由无数“微空间”紧密结合而成，光子、物质是微空间被无限压缩的产物，微空间、光子与物质是可以相互转化的。

【关键词】微空间；光子；物质；自旋；时间；黑洞；宇宙大爆炸

0 引言

空间是什么，时间又是什么？物质是什么，能量又是什么？物质与能量间有什么关系？力是如何传递的？自旋和自转有什么不同？黑洞和中子星有什么区别？宇宙是如何形成的？这些我们都可以从宇宙最基本的结构“微空间”谈起。

1 微空间

就像大海是由无数水滴组成的一样，我们宇宙那看上去空无一物的虚空也是由无数“微空间”所组成的。

微空间是最小的物质单位，也是最小的能量单位，它有几种不同的存在状态：

混沌态：此时的微空间不受外力，体积膨胀到了极限，此时微空间内部各部位属性都一样，就像一盆静止不动的水。

阴阳态：此时微空间受外力影响，体积缩小，出现了顺时针旋转的“阳气”和逆时针旋转的“阴气”，在微空间内部形成具有明显差异的阳极区与阴极区，就像一盆水出现了一个顺时针旋转的漩涡与一个逆时针旋转的漩涡。

阴气与阳气：无形无质，是构成微空间的根本，是微空间在体积缩小时内部出现的旋转方向相反的“气旋”（并非气旋，只是与气旋类似的场），微空间内部可形成等量的阴气与阳气；我将顺时针旋转的气旋称为阳气，逆时针旋转的气旋称为阴气。不同微空间，阴气与阴气或者阳气与阳气互相排斥；阴气与阳气互相吸引。阴气与阳气就像顺时针旋转的龙卷风与逆时针旋转的龙卷风，阴气与阳气的实质是一样的。

光态：此时的微空间体积高度缩小，阴气与阳气完全分离并分立两边，且有部分阴气和阳气以极限速度自旋，并以光速做直线运动，其运动方向垂直于自旋方向。就像一盆水中的两个漩涡已经达到了最大转速。

物质态：是微空间的一种存在状态，在微空间体积缩小到光态后，受外力影响，体积继续缩小一倍，出现阴气包裹阳气或阳气包裹阴气的状态，就像一盆水大漩涡内部还有旋转方向相反的小漩涡。

微空间可以膨胀，也可以被压缩，微空间体积越大，收缩或膨胀的速度越快，其最大速度为光速。在体积形状发生变化时，微空间的总能量不发生变化，但是会改变能量的存储状态。微空间在混沌态时，以“空间能”的形式存在；在非混沌态时，以“空间能”和“极差能”的形式存在。

空间能：物体只要具有空间属性就具有空间能，所占据空间越大其所具有的空间能越多，一个混沌态微空间所占据的空间体积为一空间能。

极差能：当微空间所占据空间缩小时，即微空间由最原始的混沌态转变成阴阳态时，微空间的空间能减小，微空间出现旋转方向不同的阴阳两极，微空间内部阴气与阳气旋转所具有的能量就是极差能。极差能是不稳定状态，若外力消失，阴气与阳气将很快停止旋转使微空间体积膨胀最终变成混沌态。

微空间与微空间之间有力的传递，但是没有能量的传递。微空间通过接触传递力的作用，且微空间体积越小传递的作用力就越大，外力对微空间的影响是：改变微空间的体积形状，使得微空间的能量存储状态发生改变。

混沌态微空间是静态微空间，非混沌态微空间是动态微空间。混沌态微空间受外力影响体积缩小时，会产生顺时针旋转的阳气与逆时针旋转的阴气，这旋转的阴气或阳气就像在地面滚动的轮子一样，会使微空间从开始所处的空间位置向另一位置移动，而且微空间缩小的体积越多，极差能越大，移动的速度就越快，当微空间体积缩小到光态微空间时，微空间则能以光速移动。

2 光子

光子可以是单一的光态微空间，也可以是众多光态微空间的聚合体，在我们的宇宙中，更常见的是“聚合光子”，所谓聚合光子就是一个光子由众多光态微空间紧密结合而成。

光子能以光速运动，并能高速自旋，这是由光态微空间的结构所决定的。如图1所示，取一个光态微空间的两个切面观察，一个是光子垂直运动方向切面，一个是光子平行运动方向切面。

图1（a）中灰白色区域表示做顺时针旋转的阳气，黑色区域表示做逆时针旋转的阴气，图中所占面积的大小表示阴气与阳气旋转范围的大小与旋转速度大小，即越靠近阴气或阳气的尾部（体积小那头），阴气或阳气的量越少，旋转时的线速度越小，越靠近阴气或阳气的头部（体积大那头），阴气或阳气的量越多，旋转时的线速度越大。光态微空间内阴气与阳气旋转速度不断变大，在达到最大值后又开始变小，之后做旋转方向相反的转动，旋转速度同样由小变大再变小，周而复始，形成了光子的自旋。

图1（b）是光子平行运动方向切面，取的是阴气与阳气头部处的切面，图中上半部分是做顺时针旋转的阳气，下半部分是做逆时针旋转的阴气。阴气与阳气的快速旋转，就像轮子在地面滚动一样，阴气与阳气的转动使得光子能够发生运动，而且是以光速运动。光子以光速C在阴阳态微空间中运动时，只受前进方向的作用力，因为微空间传递力的速度也为光速C，其他方向的力永远没机会追上光子，光子受外力作用，体积不变，极差能不变，永远以光速C向前运动，直到光子与其他光子或物质相撞击。

一般来说光沿直线传播，不过光子前进的路径也可以不是直线的。假设光子向下运动时，左边有一颗星球，右边很远一片空间都不存在物质，那么光子左边微空间的体积会比右边微空间更小些，变形能力也更弱些，这将导致光子左边前进速度略小于右边，这将导致光子向左偏转。在我们的宇宙中光子从高质量恒星旁经过时会向恒星偏转，就是光子两边微空间体积有差异的结果，光发生折射现象也是因为微空间体积有差异的结果。

光具有波动性。光的波动性并非光子的前进路径，而是光子对周围微空间的影响。光子具有自旋属性，在光子自旋时，即光子内阴气与阳气的空间位置发生变化时，光子周围的微空间也会相应的变化，与光子自旋周期保持一致。取光子平行运动方向的一个平面来观察，假设时刻1在该平面光子阳气最多，时刻2阴气最多，时刻3又是阳气最多，那么光子周围微空间也会出现阴气最多→阳气最多→阴气最多这种周期性变化，虽然这种变化总会落后光子一点点，但是在光子的运动方向，这种周期性变化却是不断出现的。光子周围微空间这种周期性变化就是光的波动性。

单元气光子的波长是最大的，因为它的自旋速度最小，多元气聚合光子自旋速度变大，波长也就相应的变小了。多元气聚合光子波长变小，完全可以看成是波的叠加，即把多元气聚合光子拆分成多个单元气光子，每个单元气光子在前进时都会形成一个波，把这些波叠加就是多元气聚合光子运动时的光波波长。

光子具有粒子性。光有粒子性，首先，是光子具有空间体积；其次，是光子高度压缩，变形能力差。光子或微粒子在我们所知的虚空中前进时，是不断与阴阳态微空间接触的，不过这些阴阳态微空间能很快变形让光子或微粒子通过，但是光态微空间与物质态微空间却难以发生形状的改变，于是两个微空间互相阻碍对方前进，因为光态微空间与物质态微空间一样具有阻碍作用，所以光子具有粒子性。

3 物质

目前，我们对物质的定义是：物质是质量的空间分布，是构成宇宙间一切物体的实物和场。所有可以用肉眼看到的物质都是由原子组成，而原子是由互相作用的次原子粒子所组成，其中包括由质子和中子组成的原子核，以及许多电子组成的电子云。

科学界普遍认为电子、质子和中子是不可再分的基本粒子，我认为电子、质子与中子都是由众多的物质态微空间聚集结合而成，是物质态微空间能稳定存在的几种种不同结合方式。

光态微空间内阴气与阳气的最大旋转速度为光速，但是只有少部分阴气或阳气达到了最大速度，阴气与阳气间还能相互转化；而物质态微空间内所有阴气与阳气的旋转速度都达到了最大值，阴气与阳气不能互相转化。阳气包裹阴气做顺时针旋转形成正物质态微空间，阴气包裹阳气做逆时针旋转形成负物质态微空间。

单个的物质态微空间不能稳定的存在，必须是一个正物质态微空间与一个负物质态微空间结合，或者一个正物质态微空间与两个负物质态微空间结合，或者一个负物质态微空间与两个正物质态微空间结合。不过两个或三个物质态微空间结合在一起，在我们的宇宙中也是不能稳定存在的，很容易受周围阴阳态微空间影响膨胀体积变成两个运动方向相反的光态微空间。

物质态微空间的三种基本组合可以看成是三种不同的半稳定个体，大量这三种最基本的组合结合在一起时就可以形成电子、质子与中子。

4 质能转换

微空间可以有多种不同的存在状态，在特定条件下，微空间的各种状态是可以相互转换的。1905年，爱因斯坦提出：物质的质量和能量可以互相转化，即质量可以转化成能量，能量也可以转化成质量，写成公式就是E=mc^2。不过爱因斯坦并未说明物质和能量是如何转换的，在这我用光态微空间和物质态微空间加以说明。

当带电性质相反的正负电子互相吸引，最终撞在一起时，正负电子最外围的物质态微空间也将紧密接触。正负电子表面那属性相反的物质态微空间紧密接触，将使得原本受力平衡的物质态微空间无法继续保持平衡；物质态微空间在前进方向受阻，而体积又不能继续缩小的情况下，阴气与阳气分布情况将发生改变，使微空间向着与碰撞方向垂直的空间膨胀，远离受力大的地方，并最终变成光态微空间。正负电子对的碰撞将产生两个运动方向相反的聚合光子，质量转化成能量。

光子可以由物质态微空间转变而来，同样光子也可以转变为物质态微空间。比如，当两个光子在宇宙空间中相向运动并发生相撞时，光子在前进的方向受阻，那些一直追着光子的外力终于有机会作用在光子上，促使光子继续缩小体积，变成阳气包裹阴气和阴气包裹阳气的正负物质态微空间。之后正物质态微空间与负物质态微空间结合在一起，做绕接触面旋转的圆周运动。光子碰撞是能量转变成物质的过程。

在我们的宇宙空间中，两个光子相撞的可能性是非常低的，但是在太阳内部，在中子星内部这种存在海量光子的空间，光子相互碰撞的可能性就很高了，在宇宙形成初期，更是光子不断碰撞结合的一个时期。

5 自旋

自旋是物体状态有规律的改变，使得物体看上去就像在做自转一样，这种状态发生周期性变化而位置不发生移动的现象就是自旋。

自旋是微粒子的特有属性，微粒子的自旋类似于如霓虹灯。霓虹灯发光从红变黄再变绿接着再又变红，灯光颜色发生了周期性变化，但是灯相对于固定它的物体并没有移动。

假设我们用无数霓虹灯绕我们的地球赤道1圈，每个霓虹灯都按照赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序发光，那么在外界看来，就好像霓虹灯在绕地球赤道转动一样，而且这运动速度还能超过光速。

光子有自旋，其自旋量子数为1，在这以图1中光子光子垂直运动方向切面加以说明。

如图1所示，光子中阴气和阳气的尾部（所占面积较小那头），转动的线速度较小，很容易被阳气和阴气同化做转动方向相反的旋转，转动线速度也由小变大，达到最大值后又开始变小，最后被再次同化做转动方向相反的旋转。即元气内的阳气与阴气不断重复这样一个过程：顺时针旋转→顺时针旋转线速度达最大值→顺时针旋转速度变小→顺时针旋转线速度达最小值→逆时针旋转→逆时针旋转线速度达最大值→逆时针旋转速度变小→逆时针旋转线速度达最小值→顺时针旋转。光子内部阴气与阳气的周期性变化使得光子虽然没有旋转，但是和光子旋转一圈效果是一样的。

电子有自旋，其自旋量子数为二分之一。这是因为电子是由中三种最基本的物质态微空间组合而成，且电子最外层“负正负”组合的物质态微空间较多。正负结合的物质态微空间必须转动一圈即360°后看起来才完全一样，而负正负结合的物质态微空间只需转动半圈即180°后看起来就完全一样了。

电子自旋1圈，负正负结合的物质态微空间与正负结合的物质态微空间，只是转动了半圈，负正负结合的物质态微空间转动半圈就与转动前性质一样，但是正负结合的物质态微空间却没有，正负结合的物质态微空间必须转动1圈才能与转动前性质完全一样，这使得电子自旋1圈后，电子各部位的状态与自旋前并不一致，只有当电子自旋2圈后，电子各部位的状态与自旋前才能保持一致。是以电子有自旋，但是电子的自旋量子数为二分之一。

6 时间

时间是物理学中的七个基本物理量之一，从广义上讲，时间是决定个体事物性质的抽象概念。我认为时间是微空间变化的产物，是对物质、能量变化的量度。时间可以加速，可以减慢，可以静止也可以倒流，时间具有空间的相对性。

在相对论中，时间与空间一起组成四维时空，构成宇宙的基本结构。时间与空间在测量上都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点，所测量到时间的流逝是不同的。广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，并且在大质量（例如，黑洞）附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。

质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，这是大质量物体周围微空间的体积要比距离大质量较远的地方的微空间体积小，变形能力差，在大质量物体周围光子走过相同路程所花费的时间要更多。在人们的认知中，光在真空中的传播速度一样的，而大质量物体附近的空间也可以算作真空，在观测者看来光在两处地方通过相同距离所花时间长短不一，于是会得出大质量（例如，黑洞）附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢的结论。

我们能感觉到时间的流逝，是因为有日月交替，有生老病死，有各种事物的相对变化。当把一个人关在小黑屋时，这个人很难知道时间到底过了多久，这就是外物让我们对时间的流动有了一个参考。假设我们周围所有物体运动的速度都变慢一倍，包括光的速度，那么地球自转一圈的时间要翻倍，人们迈动一下步子的时间也要翻倍，所有事物的变动都要花原来一倍的时间才能完成，那么对外界的观察者来说，我们的时间流逝是否变慢了一倍呢？

日月交替、生老病死等能让人感觉到时间流逝的现象，都是微空间状态发生变化的结果。假设一个空间内，从时刻1开始，所有微空间状态不再变化，即所有物体间没有空间的相对变化，没有能量的传递与变化，也没有力的传递，直到时刻2微空间恢复相互影响。那么在这空间外的观察者看来，那处空间从时刻1到时刻2处于静止状态，起跳的人能静止在半空，光也不能从A点照射到前方不远的B点，这难道不是时间静止？

电影中可以让发生的事情逆运转，观众会认为电影拍了一个时间时间倒流的桥段。假设我们周围空间所有物质、能量也能发生逆运动，比如，河水倒流、光也逆向运动回光源处，那么破碎的杯子也能由碎片逆运动成一个完好的杯子，杯子还会还原成泥土等。空间内所有物体发生逆运动，导致破镜重圆、返老还童，这难道不是时间倒流？

我们宇宙中物体状态的改变，都是微空间相互作用的结果，是力的传递以及能量的传递与转化。各物体间空间位置的改变以及状态的改变，才使得时间的存在具有意义。一个空间内所有存在永恒不变，那就是时间静止；空间内所有存在逆向运动，那就是时间倒流；空间内所有存在运动速度同步加快或减慢，那就是时间加速或减速。

时间具有空间的相对性。我们会观测到大质量物体周围时间会变慢，是因为大质量物体周围所有物体运动的速度都变慢了，而宇宙其他地方（比如，各星球的相对运动）物体的运动速度并未发生改变，且物体运动速度的改变并没有其他事物对物体做功。目前我们以时钟等工具作为时间统计的工具，时钟在不同空间转动的速度不一样，或者说我们宇宙中很多地方的时间流逝不一样，但是对整个宇宙来说流逝过的时间都是一样的。

时间是微空间发生变化的产物，一个系统空间内光等微粒子相对运动的速度决定了该系统空间时间流逝的速度，时间的一个重要作用是方便对物体变化的描述。

7 黑洞与宇宙大爆炸

黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度极大体积极小的天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。黑洞是时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体。

目前，科学界认为，黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。

我认为黑洞密度并不比中子星密度大，而是体积要比中子星大，中子、中子星与黑洞的密度都是一样的。说黑洞与中子星有相同的密度，是因为物质态微空间是体积最小的微空间。物质态微空间与物质态微空间接触时作用力的大小是一样的，不会随着物质态微空间的增多而作用力变大，微空间与微空间只有相互接触才有力的传递。中子星内部的引力与黑洞内部的引力是一样的，都达到了物体间相互作用力的最大值，物体间相互作用力的大小是有极限的。

前面说了，光子从大质量物体旁经过时，运动方向将向大质量物体偏转，光的速度也会变小。光的这种变化是因为大质量高密度物体附近的微空间体积要比远处虚空微空间的体积更小，且越靠近大质量高密度物体的微空间体积越小，变形能力越差。光子在高密度物体旁经过时方向会发生偏转，偏转程度与物体体积有关，或者说与物体周围微空间的量有关。光子在中子旁经过时，光子在中子旁走过的路程极短，只有中子周围极少数的微空间与光子接触，光子方向改变的量极小；光子在中子星旁经过时，则有无数微空间促使光子方向发生偏转，此时光线偏转的幅度能很容易被我们观测到；黑洞周围能促使光子方向发生偏转的微空间更多，光子最终还会落入黑洞中。

图2为中子星体积不同时，光子的运动情况。在中子星体积较小时，光子能远离中子，但是其运动轨迹并非直线；在中子星体积很大时，光子也做远离中子星的运动，但是受外界微空间影响，光子的方向不断发生偏转，最终又落到了中子星上，这种体积大到光子也不能逃脱的中子星就是黑洞。

图2 光子与中子星

中子星有非常高的自转速率，周期从毫秒脉冲星的700分之一秒到30秒都有。但是中子星自转时，表面线速度不可能超过光速，也就是说当中子星体积大到一定程度后，中子星自转的角速度只会随着中子星体积的增大而减小，当宇宙中所有物质结合在一起形成一颗超大体积中子星时，这中子星的角速度是非常小的。

中子星若与中子星碰撞，将会发生剧烈的爆炸。中子星的碰撞类似于正负电子对的碰撞，正负电子相互吸引会发生接触，中子星也可以相互吸引而接触。当两颗中子星发生碰撞时，两颗中子星互相阻碍对方的前进，这将促使所有物质态微空间的运动状态发生改变，而中子星内部却没有改变的空间，这种需要改变却无法改变的状态将使得物质态微空间向光态微空间转变，即物质转变成能量。中子星的碰撞将使得大部分物质转变成光子，中子星内部作用力絮乱使得中子星发生大爆炸。

我们宇宙的形成是从两个超大质量黑洞碰撞开始的。两颗在虚空漂泊的黑洞，在某一时刻外围微空间相互接触了，于是两黑洞间有了力的传递，相互吸引最终发生碰撞，黑洞的碰撞形成了恐怖的大爆炸，宇宙也从这一刻开始演化。

8 结论

宇宙最基本的组成单位是微空间，微空间可以有混沌态、阴阳态、光态和物质态几种存在状态，且各状态之间是可以相互转换的。能量、物质都是由微空间组成，在一定条件下物质和能量可以相互转化。微空间内阴气与阳气的存在，使得各物体间存在相互作用力，且力可以通过微空间的接触传递，阴气与阳气的存在也使得各微粒子具有自旋属性。时间是微空间发生变化的产物，只有空间内的存在有变化时时间才具有意义。中子与黑洞都是由物质态微空间组成，只不过是黑洞体积比中子大得多而已。我们宇宙是两个黑洞碰撞后发生大爆炸形成的。

[责任编辑：王楠]