从无穷浓缩到有限，非常庆幸，我们人类终于可以讨论一些有限算力能驾驭的事物了。然而，有限问题的第一问，也就是我们所存在的空间是什么？这个问题纠缠了现代科学人三百年，却还在继续的争论之中。空间是我们所有物理现象的舞台，它到底是什么呢？

莱布尼兹对空间的理解属于关系论，他认为空间是事物之间的相对空间关系。比如，伦敦在纽约的东边，某人站在树的旁边三尺，等等。如果事物不存在了，事物间的空间关系就不存在了，空间也就不存在了。

牛顿对空间的理解属于绝对论，他认为空间不只是关系，它还是一个绝对的存在。这衍生出了相对运动和绝对运动的区别：地球相对于太阳作相对运动，但相对于空间作绝对运动。绝对运动也自然衍生了以太的概念，以太相对于空间是静止的。在绝对论看来，如果事物不存在了，空间依然存在。

在康德看来，空间既不是关系论也不是绝对论，而是作为人类产生外部事物表象的一个条件存在于意识之中。空间只是人类感性或者说直观的表象，被康德称为“纯直观”。“纯直观”一词有两点内涵：一是空间只存在于感性之中，不存在于理性之中，因而不是概念，这是“直观”。二是空间非源自外部的经验世界，即人类并非反映空间，而是空间本身先天地存在于意识之内，这是“纯”。康德认为的空间有双重性，一方面，一切外部事物都与空间相关，也都能在空间中表象，因而它与外部事物是为一体，具有“实在性”；另一方面，它又存在于意识层面，所以具有“观念性”。

空间的绝对论，关系论，意识论，哪个才是对的呢？其实很多事物的对与错没有绝对的，都取决于讨论的范畴。在一个范畴里是对的，到另一个更广的范畴里就不一定对了。 这也是人类的认知发展过程，随着我们知识的提升，很多时候原来对的可能变成片面，原来的无稽之谈却变得可行了。

首先，爱因斯坦的狭义相对论的到来打破了牛顿的绝对空间观。在不同速度的惯性系中，测量空间的长度大小是相对的；假如有人乘坐接近光速的宇宙非常，那么他看到的地球就会变得非常小。而爱因斯坦的广义相对论则进一步改变了空间的认知，在广义相对论中，超大的星球质量会扭曲空间。

从相对论的认知来看，莱布尼兹的关系论似乎更适合空间的本质，因为相对论中空间是相对的，只是在不同的速度视角看到不同的相对结果而已。但是，空间的各种性质似乎又表明空间是一个存在的东西，如图3.1所示，空间会扩展，会弯曲，会波动，会旋转，像是一个绝对存在的事物。这个空间现象矛盾的根源在于空间中其实还存在很多人类尚未知的事物。物理学家认为，宇宙中有大量的暗物质和暗能量，是物质的二十余倍之多，我们却看不见摸不着；甚至在暗物质和暗能量之外还有更多人类不知道的事物。

 

图3.1 空间的多种变型

所以这里其实有不同层次的空间概念。第一个，是空间中大量未知的能量和存在所构成的海洋，如同一个巨大的容器，把所有物质都包含在里面，也就是说，物质在这个容器海洋里占据了“空间”，事实上是物质漂浮在能量存在的海洋里的，就像河里漂浮的木头。这个“空间”与牛顿的绝对论是符合的，它如同一个海洋一样巨大的容器，是可以弯曲和各种变动的。只是这些能量和存在对光是透明的，而且是高能高维的存在，所以我们看不见它们，所以还并不了解它们。我们正在寻找的暗物质暗能量属于这个范畴。这个范畴的空间是我们物理学上研究的空间。

第二个层次的空间是关系论的空间，它在更高的一个数学概念层次上。物质、暗物质、暗能量、未知存在，等等，一样都是通过一种关系而相互关联的。相对关系就是空间，没有事物就没有相对关系，空间就不存在了。 这个层次的空间概念可以用数学中的集合来理解：空间是集合，集合依托于元素，元素代表可能性。万物的根源都可以用数学层面展现出来，可以说，数字确实是包罗万象的。

万事万物都是集合与关系。我们已经知道的光与物质的作用关系，我们还在摸索的暗物质与暗能量的作用关系，还有我们不知道自己不知道存在的作用关系，都以某种数理关系联网在一起；我们已经可以把物质和能量用量子态来描述，但宇宙关系中不仅仅是量子状态关系，还有更深层次的秩序关系，混沌关系，还有熵与信息。不少物理学家相信很多宇宙现象都与熵有关，熵是秩序一种衡量，而秩序是关系的一种。总而言之，万事万物都可以用数学集合与关系来描述，这个关系的集合是一个广义的空间。

在一个风和日丽的下午，我们看着窗外美丽的风景，喝一杯香浓的咖啡。这件事与物存在哪里？首先，窗外的风景符合所有的物理规律：鸟儿在唱歌发出和谐的声波，阳光让叶绿素产生糖分子，这些物理事物、信息和关系存在于宇宙时空的某处，它是外在客观的一个信息集合。我看了这个风景，喝了这杯咖啡，风景的光影便经过视网膜变成生物电信号，咖啡经过味蕾变成生物电信号；这些电信号经过大脑的神经网络变成处理后信号，变成存在于大脑皮层亿万神经元之间的一个生物电信号认知关系。窗外风景的光电信息与大脑神经元之间的生物电信息因此互联成为一个整体的信息关联空间。这个统一的信息关联空间已经同时包含了客观与意识，是一个统一的信息空间。所以康德的空间是超越了客观数理集合空间的更广域的空间概念，因为它即包含了客观也包含了意识，我们将它称之为第三层次的空间。

不管是物质，还是意识，其实都是客观的某种存在，它都是宇宙的一部分并且是万物相联的；这个层次上的空间的研究，需要哲学来支持。哲学又能启发新的科学观，让科学发生质变，以理性计算的方式同样能理解哲学。因为科学原本是哲学的一个分支。当哲学和新科学归一的时候，将会发现物质、能量、空间、意识都是一体的，万物相连而合一。

我们看到的物质都是存在于空间之中，物质与空间相互依存。物质是什么？我们的常识定义物质为看得见摸得着的东西，有长宽高可以测量的东西。实的物质存在于空的空间里作各种相对运动，这是人类最直观的对世界的感知。但世界真的是这样的吗？

 

图3.2 底片是虚实相反的世界

在生活中我们有时后会看到相片的底片，如图3.2那样。一张底片似乎是很平凡，我们已经司空见怪了。我们看到底片里的人事物跟真实看到的是不一样的，因为底片和实景是相反的。我们常识以为眼睛看到的实景的物质是实在的，而底片里的是镂空的，是虚的。然而，一个奇特的想法让人惊恐：万一世界是反过来的，如同底片一样；底片里记录的是真实的，眼睛看到的实景是虚的呢？

这未尝不是一种可能。我们知道原子里的世界其实是空荡荡的一片。原子核的体积只占了原子的几千亿分之一，而电子又只有质子的几千分之一，所以原子其实就是一个空荡荡的泡泡。说看的见的物质是空的，未尝不是事实。我们想象一下图3.3所示的世界，在透明的水中，悬浮着多个气泡；水是实的，气泡是空的。水对光是透明惰性的，但气泡可以反射光，所以在水中透明水是不可见的，而气泡是看的见的。原子不正是像这些气泡一样吗？原子是空间里形成的可以反射光的虚空泡泡，它们依靠电磁力相互累积组成了物质。

 

图3.3 水中气泡像空中物质

这是一个颠覆观念的想法，但神奇的是它同样可以解释我们眼见的所有现象。如图3.3中的水中悬浮的气泡，是不是跟太空中悬浮的星球很像呢？（仅是类比，不要纠结气泡上浮，比如气泡在油中，亦或纳米气泡在水中，都可以稳定悬浮）。真空不空，不过真空中的超高能粒子和能量眼睛是看不见的，但真空隐含的能量却可以高于可见物质的能量。真空正如包围气泡的水一样，透明看不见摸不着却真实存在。

当水和气泡处在一个漩涡中时，气泡开始围绕漩涡中心旋转，不就是像极了一个星系，每个星球（或泡泡）都循环旋转吗？有的泡泡聚到中心，就如同陨石坠落，而有的泡泡保持圆周运动，就如同卫星，它们之间的区别在于它们的初始运动速度和方向的区别。在各种层面，漩涡都可以解释物理现象。比如，科学家以实验室中水的漩涡运动来模拟黑洞，发现两者及其吻合。

但有人会反对说，不对，物质含有重量和质量，泡泡却没有。 真的是这样吗？我们有任何仪器在物质中直接看到或找到过重量和质量吗？并没有！重量和质量是通过测量运动而推导出来的概念。是因为有了质量，然后有了质量的运动，还是因为有了运动，然后有了衍生出来的质量概念？常识支持我们相信前者，因为我们看见了、摸到了。但其实跳出盒子思考的话，后者显示的结果是一样的。

在风和日丽的下午我们点了杯卡布奇诺，用勺子不断搅动了这杯咖啡。然后，咖啡表面漂浮的泡泡旋转起来，它们做着匀速圆周运动，并且泡泡和泡泡之间还“相互吸引”，往中心聚集。如果这些泡泡上面生活着一个物理学家，他观察周围事物的运动规律，会不会说，泡泡之间存在万有引力呢？于是他说，泡泡有质量，质量产生引力，推动泡泡做圆周旋转运动。他不知道的是，泡泡本身没有足够多的质量（处于系统中的他无法测量泡泡的质量），泡泡有没有质量也无所谓，它的运动是环境造成的，也就是溶液赋予了运动衍生出了“质量”概念。

我们已经太习惯于相信物质是含有重量和质量这种东西了，但其实重量和质量并不一定是物质本身所包含的，而是物质所处的空间环境里的统计量。我们来深入探讨一下重量和质量两个概念。

首先，我们来看一下重量，经典物理认为重量是地球引力作用的结果。引力是依然是当今物理科学的一个谜团。我们所知道的四种自然力中有三种已经被统一起来了，它们分别是电磁力、弱作用力和强作用力，但是引力却无法统一起来。与其它的自然力不同，引力非常的弱，但是它可以在超长距离作用，并且它的方向是单向的。

引力的经典模型自然是牛顿建立的万有引力模型，如图3.4 I 所示，小球绕着大球旋转产生离心力，但万有引力把小球拉住，克服了离心力。牛顿引力模型非常实用，但它没法解释引力的机制：小球与大球之间并没有一根绳索牵引，这个引力到底是怎么产生并长距离作用呢？

 

图3.4 几种引力模型比较

爱因斯坦的广义相对论非常巧妙地解决了牛顿引力模型地引力机制问题。爱因斯坦认为，质量影响空间使空间弯曲。因为空间弯曲了（如图3.4 II），所以物质及光地运动都会沿着弯曲空间自然地弯曲运动轨道，因而形成了引力的现象，这样也就不需要牛顿模型里地隐形“绳索”了。广义相对论非常了不起，成功地解决了引力地长距离作用机制，并把问题转换为空间弯曲计算。然而，广义相对论对引力地解释其实又引入了新的疑问：为什么质量会弯曲空间？质量怎么弯曲空间？质量是啥？这些问题爱因斯坦无法回答，或者说，你们就按这个公式算就行了，别问太多。

幸运的是，大自然中有很多自然现象给人类灵感。图3.4 III中所示的水体中的漩涡，它体现了吸引力的现象，树叶及泡沫等物质在漩涡附近都会自发的被吸引到漩涡的中心，非常的自然。基于这个现象我们能构建图3.4 IV的空间漩涡引力模型，可以完全地解释引力的问题！

我们把漩涡模型跟牛顿模型做一下对比， 牛顿模型小球有个离心力，所以需要一个引力存在来拉住小球；而漩涡引力模型中，漩涡产生地是向心力，自然而然地是往中心运动，不需要额外机制了，问题消失；漩涡外围的流动速度高于漩涡内侧的旋转速度，这也是与牛顿模型一致，到了漩涡最中心运动就静止了。漩涡模型比牛顿模型完美很多。

我们再把漩涡模型跟广义相对论模型做一下对比，我们发现广义相对论里的空间弯曲跟漩涡里的水面弯曲效果是一样的，甚至数学计算都可以套用。两者的区别是内因的解释不一样而已：广义相对论假设了中心质量的存在并扭曲了空间，而漩涡模型不存在中心质量，水面或空间弯曲仅仅是因为旋流运动而自发形成的特征。漩涡理论大大简化了模型的内因，再也不用去解释为什么质量扭曲空间，质量怎么扭曲空间，质量是什么。漩涡模型告诉我们，重量根本就不存在，它只是运动的一个衍生表象！

引力跟温度一样是一个物理概念量，它不是我们原来认为的一个实时存在的、万有的、单向的拉缩引力。引力跟质量无关，只跟位置有关，因为不管物质的大小，它的运动只跟轨道位置相关；在卫星轨道上，不管是大物质还是小尘埃，它们都以相同的速度在旋转；在没有大气摩擦等外力的阻挠时，大物体和小尘埃的自由落体运动的轨迹和速度都是一样的，与质量无关。所以引力只是由位置决定的熵力。

换一个角度来看，引力场仅仅是漩涡运动自发形成的一种信息场。螺旋运动信息在球形空间里是均匀的，旋转速度仅仅由距离球心的距离决定。角速度相同时，距离球心越远，旋转线速度越快。距离圆心的半径从大到小变化时，旋转线速度均匀变慢。速度变化的梯度形成了一个均匀向心趋势，这就形成了万有引力的现象。

根据奥卡姆剃刀原则，参数更少的的漩涡模型优于爱因斯坦的以质量扭曲空间的广义相对论模型。尼古拉•特斯拉就非常不赞同爱因斯坦的引力场论。漩涡模型展示的引力场跟特斯拉的引力场论有类似之处，他认为的引力场是空间的一种局域特性，所以也更容易被改变。基于完全不同于爱因斯坦的的引力理论体系，特斯拉引力观更有可能利用和操纵引力场，所以在百年前他就能够提出反引力的机制和设计专利。

人类至今还不能摆脱引力场的束缚，是缘于我们生活的空间全是漩涡型的，所以“引力场”对人类来说到处存在，无处可逃。宇宙中所有的物质都是处在由螺旋嵌套螺旋的空间结构中，从月亮到地球到太阳到星系，“引力场”是物质宇宙的最基本组成部分。不处于漩涡态的事物根据自定义也就不是物质了。

“引力场”本质是由作为背景的“真空”空间的自发漩涡运动而产生的一种表现。水面的漩涡是水在旋流，飓风的漩涡是风在旋流，那引力场漩涡里什么东西在旋流呢？是空间本身，正如物理学家发现的，空间会膨胀、会振动、会扭曲、会翻转，就如同一个实实在在的事物。真空不空，空间比物质还要结结实实的存在。在真空中有强大的真空涨落零点能、多种未知粒子及暗能量等交织在一起，所以空间是一种如同“溶液”一样的透明混合体。空间旋流其实是透明混合体“溶液”沿着引力场中心作有规律的圆周旋流。这种“溶液”就是空间本身，虽然看不见，却是实实在在的宇宙背景。

为什么物质会凝聚？既然质量不产生引力，星云也不是因为引力相互吸引而凝聚成恒星了。但是旋流向心的熵力会把物质冲刷到中心地带形成星球，就像龙卷风会把大量的物体归集堆积到中心一样。在大型的飓风中心的风眼里，一切都是风平浪静，有条不紊。我们生活在地球上，就是生活在一个巨大的天体背景空间的旋涡产生的风眼之中，一切都是在风雷雨露下井然有序，并诞生了人类的文明。 

空间漩涡模型在内因上比广义相对论更好的解释了空间扭曲的成因，但在表象形态上和数值计算上跟广义相对论是相通的。因此，空间扭曲演算出来的引力波如果存在，那么也同样适用在漩涡模型中。2015年LIGO引力波天文台探测到了人类历史上的第一个引力波信号，打开了人类利用引力波观察宇宙空间和能量的新纪元。

不管哪一种引力场模型中，有一个非常重要的守恒定律是普遍适用的，那就是角动量守恒定律。不管是牛顿模型，广义相对论模型还是空间漩涡模型，角动量守恒是普适的，这个在天文学上表现为开普勒第二定律。不管引力是存在也好，不存在也好，角动量都是守恒的；或者说，角动量守恒才是本质，它代表的圆周运动形式才是空间存在的根本原因，而引力不过人类在不同阶段用不同模型来解释空间圆周运动衍生现象的而想象出来的概念。

我们根本不是生活在一个立方体的三维空间里，而是在一个圆周循环的球形空间中。当然，在圆周空间里划出的局域范围，比如在地球表面我们生活的地方，我们是可以划出一个立方体空间来的，在这个局域里，可以完全由直角坐标系的牛顿力学体系来解释及计算；因为这个小空间相对于宇宙星球空间来说太小了，以至于可以产生牛顿第一定律描述的直线惯性运动概念。

我们前面用泡泡来比喻物质，是借用泡泡和水的虚实关系来作比喻，便于大家理解。泡泡能反射光线，所以看得见，并且它是球形的，可以很形象的类比物质。但如果更深入一步讲，泡泡比喻并不完全合适。反光悬浮物比泡泡是一种更准确的描述。从更深层次的源头来说，每一个泡泡本质上都是一个小漩涡，它的运动方式特性与大漩涡内涵是一样的，只不过是看起来像一个悬浮泡泡而已。

当“泡泡”是小漩涡时，它跟“水”在构成上就没有本质区别，或者说，“泡泡”和“水”中都是“水”，仅仅是两者“水”的局部运动态不同。“水”比喻空间，“泡泡”类比物质，也就是说：空间和物质本质是一样的，仅仅是两者运动态不同形成的现象。漩涡运动态造成了物质与空间的根本差异在哪里呢？在于小漩涡能反光，而大空间是透光的！

跟光能产生反映是物质的特征，不能跟光互动的就不是常规的物质，而是暗物质、暗能量或其他未理解的事物了。色彩是光的属性，所以物质是色，而空间则是空。而空间和物质的本质构成是一样的，仅仅两者的运动态不一样，所以空不异于色，色不异于空。

我们生活中和观察到的时空和物质，都是漩涡态的，所以我们的时间和空间都是以圆周来计算。事实上，我们的无人飞行器从来没有能跳出过太阳系的漩涡场，而载人飞行器则没能跳出过地球的漩涡场。也就是说，人类还没法体验和测量漩涡外的物理现象。我们人类生活的一切都受制于太阳和地球的漩涡场，表现出来在物理上，就是人类没法摆脱的引力场。

举个例子，在牛顿物理中我们常说的离心力，其实是不存在真的离心作用力，它仅仅是惯性运动的一个衍生计算概念。而牛顿力学认为引力是真实存在的，这何尝不是同样的误解？引力同样也不需要存在，却仅仅是漩涡运动的一种自发现象和概念。因为在漩涡场中，内侧与外侧存在恒定的信息差异梯度，所以表现出了向心的“引力”。引力为熵力的概念近年来在物理学界也引发很多关注。如果物理学者能以漩涡模型来计算“引力”熵，那么引力场的迷雾就真正的拨云见日了。

只要空间漩涡足够大，就能形成我们所有观察到的宏观物理现象。地月系、太阳系和银河系都只是越来越大的空间漩涡。对于人类来说，引力场中心的物质空间就是我们生活的常态，就像在飓风风眼里的人不用去担心、也不了解飓风外围的高能混乱世界。我们绝大部分人都不会有任何机会飞到外太空去生活，所以引力场中心平静的低能低速常态的物质空间就是我们生活和研究的范畴。在这个范畴里，也就是地球表面上，我们所接触的所有物质都有通用的重量和质量可以被感受，因为所有东西都会往下掉，并且要消耗能量才能让质量改变惯性运动。因此我们会形成常识性的错觉和抽象感念。

当我们观察更大尺度的天文学现象时，则会发现有悖于常识的“引力”现象。在星系这么大尺度的漩涡中，科学家发现他们计算的“引力”和质量是不匹配的。所有的星系中能观察到的质量不足以维系星系的旋转，所以他们提出了暗物质的概念。他们认为必须有一种看不见的物质（被称为暗物质）来支撑星系的旋转。但一种环形星系更让人们绝望，因为环形星系没有核心，更是完全打破了引力和质量的因果关系，无法解释。

这些困惑和无奈皆来源于传统引力模型中质量产生引力这个先入为主的假设。而在漩涡模型中，引力与质量无关，只是一种空间现象。所以在漩涡模型中，这些匪夷所思的难题自然而然就迎刃而解了。在漩涡模型中，研究者只要研究空间几何和旋转运动本身就可以，星系中有多少质量、甚至有多少暗物质则都不重要。甚至暗物质本身只是漩涡物理的一种运动性表征。同样，无核心的环状星系的存在自然也合情合理了，不再是一个惊天谜团。

漩涡模型是一把强大的奥卡姆剃刀，它剔除了几乎所有的物理量，它把时空与物质统一成了一个至简模型。物质时空中没有东西，空无一物，只有运动——漩涡运动。引力场、物质和能量都是漩涡运动的表现。

经过本章多个角度的审视讨论，至此我们对物质和空间有了全新的认识。总结一下，物质是由粒子形成的泡泡构成的，物质泡泡随着空间大涡旋共同旋转因而表现出“重量”；物质泡泡在空间中运动时碰撞希格斯场而获得了粘合力形成质量，同时物质泡泡包含的内在能量也经过统计计量也表现为质量。物质泡泡在空间的透明溶液里悬浮运动，彼此通过电磁力黏合在一起，形成了我们看到的物质现象。我们能看见泡泡，却看不见容纳泡泡的高能量子海洋，因为物质泡泡可以反射光，但高能量子海洋却可以让光畅通无阻。从深处本质上看，引力场是空间大漩涡，而物质是漂浮在大漩涡中的小漩涡。空间和物质是同源的，都是一种运动状态。

另一方面，物质存在于空间当中，空间又存在于物质之中，两者是共生的，空和不空是辨证共生的；两者都由同样的高能态海洋组成；两者只是在运动秩序结构上形成了差别。在漩涡场中，外围的空间旋转速度快，内侧空间旋转速度慢；好比在飓风中，构成飓风外围和中心的都是相同的空气成分，区别在于风的运动态不同。

“空不异色，色不异空”的哲学观点指的就是空间和物质的本质是一样的。物质只是空间的某种凝聚态，这种凝聚态是由更小的微观漩涡组成。所有的物质都是漩涡泡泡，包括行星、恒星乃至星系。

在一千多年前，古人原来早就告诉过我们了。吕祖的一句评价：“大道视天地亦泡影”，便道出了宇宙物质的真相，连天地也不过是泡影构成的。

摘自《数字宇宙》