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1、超弦理论的一个新方向： 关于粒子能量、质量、电荷 本质联系初步探索 -恭请中国科技大学卢建新教授批评、指正 丁荣培,摘要：一、质子本体的内在本质是一个半径为5.110-19的量子化涡旋电磁场（质子第一层次旋转运动），其中磁场因能量密度极高自然弯曲形成闭合弦，以光速旋转运动，光速旋转运动的涡旋磁场产生与之垂直的（从宏观看近似径向）电场；二、质子以四分之一光速、半径为0.8410-15（目前用电子 散射法测到的所谓质子“半径”就是这样一个近似值，或者称作电磁形状半径）作与德布罗意波（物质波）相联系的自旋运动（第二层次旋转运动），形成自旋角动量和自旋磁矩；三、质子在原子核内的运动类似电子围绕原子核的
2、运动（第三层次旋转运动），相应地有量子化的质子轨道、壳层（幻数的存在是证据之一）、轨道角动量和轨道磁矩。,目录,1.引言 2.电子与质子的本质就是量子化的涡旋闭合电磁场 3麦克斯韦方程组与斯托克斯公式结合的启示：电子、质子外部的电位移通量必然对应电子、质子内禀涡旋电磁场的存在 4电子、质子半径的新计算公式 5. 关于电子、质子的能量、质量、电荷的本质与联系 6.电子、质子半径的新计算结果 7.对黑洞物理学和宇宙物理学的影响 8.关于电子、质子性质的部分新公式及其物理意义 9.描述电子、质子的有关物理参数估算表 10.引申意义：有效解释此前难以理解的一些物理现象 11. 20个推论（或科学问题）
3、 12.关于开展质子显微镜和新型介入式可控核裂变研究的建议,简介：本文从射线在重原子核附近可产生正负电子对这一物理现象出发，分析了电子经典半径的由来及其存在的问题，提出电子与质子内部本质上就是量子化涡旋闭合电磁场的观点。再由麦克斯韦方程组导出的电磁场能量密度公式以及爱因斯坦的质能公式、电磁学中的电磁强度公式三个公式结合推导出粒子能量来源公式、粒子质量来源公式、粒子电荷来源公式和粒子质量半径关系常数 及电子、质子半径公式等系列新公式并说明其物理意义。据此对现有一些疑难物理现象作出新的解释，并根据系列新的计算公式，计算出描述电子、质子有关物理特征的系列新参数，从全新的角度统一地解释物质的微观世界和
4、宏观世界，并初步分析了可能由此对物理学带来的影响。,关键词：量子化涡旋闭合电磁场 粒子能量来源公式 粒子质量来源公式 粒子电荷来源公式 粒子质量半径关系常数 黑洞物理 宇宙物理,1.1.电子对的产生与湮灭 中国物理学家赵忠尧首先发现了能量大于两倍电子静质量能（2m0c2=1.02MeV）的射线在重原子核附近可产生正负电子对。1 物理教科书上估算的电子经典半径re2.810-15 m，2质子半径r 1.210-15m。3质子质量约是电子质量的1836倍，按我们通常理解质子直径比电子直径大得多，事实恰恰相反；现有物理框架对此仍然无法作出合理解释。 1.2.目前电子的经典半径的由来4及其存在的问题
5、估算电子经典半径re2.810-15m基于以下设想： （1）设想电子是一个半径为re均匀带电球； （2）设想电子静止质量对应的能量 由静电自能提供。 1.3.存在的主要问题 （1）如果电子电荷是一个半径为re均匀带电球，为什么球内的点电荷不会因排斥而分开，那么这个球的内部结构是怎样的？ （2）为什么电子和质子所携带的电量恰好相等、电性相反？这有什么深层次原因？ （3）电荷的本质是什么，电荷从何而来？电子的质量、能量本质是什么，或者说电子是以什么方式表现自己的能量和质量的。 (4) 目前，这种假定电子能量由静电自能提供的图景给我们看到的是一幅静态的电子图画，但是，我们所看到宇宙中的一切都在运动，
6、大到星系、日月、星辰，小到分子、原子，连电子都在绕原子核不停运转。由此可见，电子内部也应当是处于不停运动之中，而不是静止不变的。,1.引言,2.电子、质子的本质 就是量子化的涡旋闭合电磁场,2.1.光子不可能有无限可分的结构，这样，由并非无限可分的光子对在经过重原子核附近时产生出的正、负电子同样不可能具有无限可分的结构。否则这一过程就如“幽灵的作用”一样神秘。物质每分到一个层次，则该层次粒子间必然存在未知的相互作用，随着粒子分层的深入，未知的力（相互作用）及未知的粒子也会越来越多。我们将永远不能搞清楚物质相互作用的规律，即会陷入“不可知论”的漩涡。 2.2. 论微观局域时空弯曲状态下闭合弦量子
7、振动形成基本粒子的动力学机制5一文论证电子、质子内在本质就是携带能量的涡旋闭合电磁场。其中主要观点归纳如下： 2.2.1.从电子对的产生与湮灭的过程看，电子内部的本质就是携带能量的涡旋闭合电磁场。 2.2.2.电子、质子就是以一定频率在高速旋转运动并相互感生激发的涡旋电场和涡旋磁场形成的闭合弦。能量子运动具有“趋肤效应”，就象一个皮球，相对来讲里面是真正的“真空”(可以理解为有尺寸无体积的空心球)。从这一角度来说，电子、质子类似一个汽球，一方面占据一定的空间，另一方面，其本体可以理解为是有尺寸无体积的。闭合弦振动的弯曲与闭合是由于高能量密度下空间自然弯曲的必然结果。 2.2.3.光子对从电场角
8、度看是两个旋向相反的涡旋电场。当光子对经过铅原子核附近时，在铅原子核（质子组成的带正电的核子团）的电场作用下，产生相斥、相吸这两个相反的作用效果，因而相互分离、发生实物化的突变生成为正、负电子对飞离出去。可以看出，正是因为涡旋电场方向的不同，形成的实物粒子有了正、负电荷之分。 2.2.4.电子、质子内部不是静电场，而是涡旋电磁场。 既然如此，那么可以得出结论：电子、质子内部运动规律、物理参数可以用麦克斯韦方程组、质能公式及其延伸出来的计算公式进行描述。,物质的本质 就是场,显然，在这里爱因斯坦把场看成是基本的物质实体，粒子只是场在局域空间的凝聚。电位移极矩的存在以及电位移极矩所对应的环量（即电
9、子、质子内部的涡旋闭合电磁场）是爱因斯坦上述思想的最好的注解，如果爱因斯坦当初的思想是一种哲学的思考，本文对电位移极矩的存在以及电位移极矩所对应的环量的数学推导则是对上述哲学思想的深化，揭示了爱因斯坦“物质是由场强很大的空间组成，在这种新物理学中并非既有场又有物质，因为场才是唯一的实在”这一哲学思想的数学原理。,爱因斯坦认为:“物质是由场强很大的空间组成，在这种新物理学中并非既有场又有物质，因为场才是唯一的实在”。,从高斯公式、斯托克斯公式出发，对麦克斯韦 方程组有进一步理解：,3麦克斯韦方程组与斯托克斯公式结合的启示： 电子、质子外部的电位移通量必然对应电子、质子内禀涡旋电磁场的存在,电磁场
10、是物质的一种形态,麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场（也是电磁波的形成原理）。 静电场是有源无旋场，稳恒磁场是无源有旋场。非静电电场是无源的旋度场。当电流流过导体（以金属为例）时，金属导体呈现电中性，但由于电感应效应，它两端可认为非别带了等量的正负电荷，此时端电荷激发的电场，从正端回到负端，这部分电场就是无源有旋电场。涡旋电场是指（vortex electric field） 变化的磁场在其周围空间激发的电场，即感生电场。涡旋电场是一种非保守场，其电场线是
11、无始无终的闭合曲线。所以说，电场得依据情况来分别它是否有源。磁场，就目前而言它是无源的旋度场，但是如果找到了磁单极子，那么它激发出来的磁场又是有源的了。一个场的旋度和散度，其实并非场的固有属性，它不是由这个场的名称决定，而是由它被激发的原因决定的。,电磁学理论表明电磁场具有能量和动量，证明它是与实物一样的物质的一种存在形态。 场和物质是物质存在的两种不同形态。随着科学技术的发展，发现“场”与“实物”之间的界限日益消失。 电磁波的频率越低，波的特性越显著，电磁波的频率越高，物质的“粒子”特性越显著。射线在重原子核附近可产生正负电子对即是这种特性的生动反映。 根据麦克斯韦方程组可知，交变的磁场产生
12、交变的电场，交变的电场产生交变的磁场，两者犹如一个硬币的两个面，二者又互为因果，相辅相成。电子、质子内部的涡旋磁场可用类似涡旋电场的原理加以描述，在此不作深入探讨。就涡旋电场与涡旋磁场的关系而言，因为稳恒磁场的有旋无源性和静电场的有源无旋性，所以涡旋磁场比涡放电场更本质，也就是说涡旋磁场是本质，涡旋电场是伴随涡旋磁场产生的现象。在电磁学中，我们所看到的是电产生磁，但是更深入一层，到物质微观世界的内部，涡旋磁场比涡旋电场更基本，或者说在宇宙、在物质世界的终极层面，磁场比电场更基本。,4电子、质子半径的新计算公式 (E为电场强度，B为磁感应强度，q为电子电荷，为介电常数，为磁导率，D为电位移矢量，
13、H为磁场强度，r为粒子半径；同一粒子内E=B*c, c为光速),电磁场能量密度表达式,电子、质子内部质量能表达式,电场强度表达式,电子、质子的半径计算公式,5. 关于电子、质子的能量、质量、电荷的本质与联系,5.1.1.粒子能量来源方程,5.1.4. 粒子质量来源方程,5.1.3. 粒子电荷来源方程,5.1.大统一源方程组（或称祖母方程，由6个方程（公式）组成，讨论及征求意见稿）,5.1.3. 粒子本体电场、磁场关系方程（其中C为光速）,5.1.5.粒子光子能量转化方程（普朗克公式）,5.1.6.粒子物质波方程（德布罗意公式）,等价表示为：,5.2.由祖母方程推导出的几个重要公式（包含：暗物质
14、来源新解）,5.2.3.电子、质子体外电场能量公式（可能是暗物质来源之一）,5.2.4.引力场能量公式（可能是暗物质另一重要来源之一 ，推导过程略）,5.2.1.“上帝”常数,5.2.2.稳定粒子本体半径计算公式,5.3.引力、电场力、强力、弱力的表达,5.3.1.引力表达式,5.3.2.电场力表达式,5.3.3.强力（核力：极其微观尺度范围内电场力与磁（矩）力的合力）表达式,5.3.4.关于弱力： 弱力在本质上不是力，而是因为在微观局域时空弯曲状态下能量密度变化带来时空弯曲的变化破坏了原来的平衡， 使得粒子（内在本质是涡旋电磁场振动）的弦振动的运动半径与由能量密度决定的局域时空弯曲半径不一致
15、 导致稳定粒子的闭弦运动变成开弦运动，弦振动半径与局域时空弯曲半径的不一致程度决定了粒子衰变的快慢程度。,5.5.1.公式左边对应电子、质子体外静电场的电场能（电场能同时也对应质量）； 5.5.2.电子、质子体外静电场的电场能（电场能同时也对应质量）是电子、质子静止质量能的1.5倍； 5.5.3.电子、质子总能量是体外静电场的电场能（电场能同时也对应质量）加上电子、质子静止质量，电子、质子总能量是粒子静止质量的2.5倍； 5.5.4.电子、质子作为个体而言，其本身的含义不现是其静止质量本身，电子、质子粒子本体加上其电场（理论上延伸至无限远）才是构成电子、质子的总体。换句话来说，电子、质子的静止
16、质量构成电子、质量的“本体”，电子、质子外部电场构成电子、质子的“灵魂”。电子、质子作为个体的“身体”而言，是其“本体”和“灵魂”的总和； 5.5.5.万事万物都是相互联系的，即万事万物（如粒子）既在其他事物（如粒子）的场中（“灵魂”）运动，同时，其他事物又在自己的（如粒子）场中（“灵魂”）运动； 5.5.6.力不是由玻色子传递的，力是场与场的相互作用，玻色子只是相应场的扰动产生的一种现象。例如，引力是引力场相互作用的结果，引力子是引力场扰动的结果，引力子并不传递引力；电磁力是电磁场相互作用的结果，光子是电磁场扰动的结果，光子并不传递电磁力； 5.5.7. 万事万物（如粒子）既在其他事物（如粒子）的场中（“灵魂”）运动，同时，其他事物又在自己的（如粒子）场中（“灵魂”）运动，所以，万事万物（如粒子）通过场的作用既受其他事物影响又被其他事物感知，另一方面，万事万物（如粒子）通过场的作用影响和感知其他事物（如粒子状态的改变）；场与场的相互作用不同玻色子的作用，它使万事
