不可思议的微观世界：计算表明粒子半径与其质量成反比201609

1、不可思议的微观世界：计算表明粒子半径与其质量成反比 以电子、质子为例丁荣培湖南省长沙市白沙路255号（410002）E: 34625119摘要：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

2、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 宇宙物理中图分类号：O41，O57 文献标志码：A1.引言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re2.8×10-15 m，2质子半径r 1.2×10-15m。3质子质量约是电子质量的1836倍，按

3、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及其存在的问题估算电子经典半径re2.8×10-15m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

4、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，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。2.电子与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

5、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”。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.光子对从电场角度看是两个旋向相反的涡旋电场

6、。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。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3.1. 麦克斯韦方程组【6】及其意义3.1.1.麦克斯韦方程组是英国

7、物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电场与磁场的四个基本方程。方程组的微分形式，通常称为麦克斯韦方程。 在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。3.1.2.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）。麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，建立了完整的电磁场理论体系。这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。3.1.3.麦克斯韦方程组（Maxwell

8、's equations），是描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。它由四个方程组成：描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律。从麦克斯韦方程组，可以推论出光波是电磁波。麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程是经典电磁学的基础方程。从这些基础方程的相关理论，发展出现代的电力科技与电子科技。3.1.4.麦克斯韦方程组在电磁学中的地位，如同牛顿运动定律在力学中的地位一样。以麦克斯韦方程组为核心的电磁理论，是物理学最引以自豪的成就之一。它所揭示出的电磁相互作用的完美统一

9、，为物理学家树立了这样一种信念：物质的各种相互作用在更高层次上应该是统一的。3.1.5. 麦克斯韦方程组的积分形式：这是1873年前后，麦克斯韦提出的表述电磁场普遍规律的四个方程。其中：（1）描述了电场的性质。在一般情况下，电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场，而感应电场是涡旋场，它的电位移线是闭合的，对封闭曲面的通量无贡献。（2）描述了磁场的性质。磁场可以由传导电流激发，也可以由变化电场的位移电流所激发，它们的磁场都是涡旋场，磁感应线都是闭合线，对封闭曲面的通量无贡献。（3）描述了变化的磁场激发电场的规律。（4）描述了变化的电场激发磁场的规律。变化场与稳恒场的关系：当时，方程组就

10、还原为静电场和稳恒磁场的方程：(in matter)在没有场源的自由空间，麦克斯韦方程组的积分形式反映了空间某区域的电磁场量(D、E、B、H)和场源(电荷q、电流I)之间的关系。3.1.6. 麦克斯韦方程组微分形式：在电磁场的实际应用中，经常要知道空间逐点的电磁场量和电荷、电流之间的关系。从数学形式上，就是将麦克斯韦方程组的积分形式化为微分形式。利用矢量分析方法，可得： （1）注：(1)在不同的惯性参照系中，麦克斯韦方程有同样的形式。(2) 应用麦克斯韦方程组解决实际问题，还要考虑介质对电磁场的影响。例如在各向同性介质中，电磁场量与介质特性量有下列关系：在非均匀介质中，还要考虑电磁场量在界面上

11、的边值关系。在利用t=0时场量的初值条件，原则上可以求出任一时刻空间任一点的电磁场，即E(x,y,z,t)和B(x,y,z,t)。3.1.7. 麦克斯韦方程组的主要意义：3.1.7.1.经典场论是19世纪后期麦克斯韦在总结电磁学三大实验定律并把它与力学模型进行类比的基础上创立起来的。但麦克斯韦的主要功绩恰恰是他能够跳出经典力学框架的束缚：在物理上以"场"而不是以"力"作为基本的研究对象，在数学上引入了有别于经典数学的矢量偏微分运算符。这两条是发现电磁波方程的基础。 3.1.7.2.我们从麦克斯韦方程组的产生,形式,内容和它的历史过程中可以看到：第一，物理

12、对象是在更深的层次上发展成为新的公理表达方式而被人类所掌握，所以科学的进步不会是在既定的前提下演进的，一种新的具有认识意义的公理体系的建立才是科学理论进步的标志。第二，物理对象与对它的表达方式虽然是不同的东西，但如果不依靠合适的表达方法就无法认识到这个对 象的"存在"。由此，第三，我们正在建立的理论将决定到我们在何种层次的意义上使我们的对象成为物理事实,，这正是现代最前沿的物理学所给我们带来的困惑。3.1.7.3.麦克斯韦方程组揭示了电场与磁场相互转化中产生的对称性优美，这种优美以现代数学形式得到充分的表达。但是，我们一方面应当承认，恰当的数学形式才能充分展示经验方法中看不

13、到的整体性(电磁对称性)，但另一方面，我们也不应当忘记，这种对称性的优美是以数学形式反映出来的电磁场的统一本质。因此我们应当认识到应在数学的表达方式中"发现"或"看出" 了这种对称性，而不是从物理数学公式中直接推演出这种本质。3.1.7.4.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

14、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。 3.2. 高斯公式与斯托克斯公式3.2.1.高斯公式与通量和散度【7】高斯公式的数学形式如下： （2）其中，V对应于闭合曲面S所包围的体积。意义：称作散度，称作通量。公式的右端可解释为单位时间内离开闭区域S的流体的总质量。由于我们假定流体是不可压缩的，且流体是稳定的，故当流体离开S时，S

15、内部必须有产生流体的“源头”产生出同样多的流体来进行补充。因此，高斯公式左端可解释为分布在S内的源头在单位时间内产生的流体的总质量。3.2.2.斯托克斯公式与环流量和旋度【8】斯托克斯公式的数学形式如下： （3）其中，S是以闭合曲线L为边界的曲面面积，且L的积分循环方向与S曲面上面元的法线正方向构成右手系。意义：称作旋度，称作环流量。斯托克斯公式现在可叙述为：向量场沿有向闭曲线L的环流量等于向量场的旋度场通过L所张的曲面S的通量，这里L的正向与S的侧向应符合右手规则。3. 3. 从高斯公式、斯托克斯公式出发对麦克斯韦方程组的进一步理解从高斯公式与斯托克斯公式的结合，可得： （4）以电场高斯公式

16、为例，可得： (5)电位移的高斯定律意义：通过任意封闭曲面的电位移通量等于该封闭面包围的自由电荷的代数和。这说明电位移(电通密度)只取决于自由电荷Q而与电介质中束缚电荷无关。根据（4）式，电通密度D（或称电位移、电感应强度）的通量必对应环量，将（5）式代入（4）式，得： （6） 综上可得： （7）定义该向量函数为电位移极矩; （8） （9）其中为体电荷密度。3.3.1. 电位移极矩的物理意义：3.3.1.1.电位移极矩的存在是电子、质子产生能量、质量、电荷的根本原因，或者是电位移极矩是本质，能量、质量、电荷是物质的表象。3.3.1.2.对电子、质子来说，其内部电位移极矩的环量等于电位移通量，并

17、等于电子、质子电量的绝对值。3.3.1.3.通俗地说，电荷的存在是因为电子、质子内部本质上就是量子化的涡旋电磁场。3.3.1.4.电荷本质上电位移通量，根据高斯公式与斯托克斯公式可知，有电位移通量，电子、质子内部必对应有环量，电位移极矩所对应的环量是本质，与电位移通量对应的电量q是事物的属性、是表象。3.3.2.电磁场是物质的一种形态【9】：3.3.2.1.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。3.3.2.2.随着科学技术的发展，发现“场”与“实物”之间的界限日益消失。3.3.2.3.电磁波的频率越低，波的特性越显著，电磁

18、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。3.3.2.4. 根据麦克斯韦方程组可知，交变的磁场产生交变的电场，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

19、物质世界的终极层面，磁场比电场更基本。3.3.3. 电子、质子是特殊的电磁现象并且可用麦克斯韦方程组加以描述、阐释。射线是电磁波，它在重原子核附近可产生正负电子对，说明电子对产生过程这个本质也是一种特殊的电磁作用过程，正、负电子以至正、负质子这样的客观事物本质也是一种特殊的电磁现象。既然正、负电子以至正、负质子产生过程是一种特殊的电磁作用现象。那么，正、负电子以至正、负质子这种特殊的电磁现象应当可以用描述电磁作用普遍规律的麦克斯韦方程组加以描述、阐释。3.3.4. 电位移极矩是个向量。从数学表达式看电场强度E方向不是人们传统认为的从电子、质子中心发出，即不是一个径向向量，而是一个切向向量，因为

20、电子、质子半径相对于宏观世界尺度非常之小，所以从宏观来看，几乎可以将电场强度E看成是一个径向向量。3.3.5. 从外部看通过电子、质子球表面的电位移通量（数值上等于该封闭面包围的电子、质子电荷）必对应存在内部环量。电子、质子内部环量是因，电位移能通量是果；或者说内部环量是本质，电位移通量是表象。3.4. 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”【10】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

21、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。4电子、质子半径的新计算公式4.1.电子、质子半径的新计算公式从麦克斯韦方程组出发，可以得到适用于电磁学中的电磁场能量密度的表达式。假设电子、质子内在本质就是携带能量的涡旋闭合电磁场，则这个表达式完全适用于描述电子、质子内部的涡旋闭合电磁场，电磁学文献中已从麦克斯韦方程组出发推导出电磁场能量密度表达式11如下： （10）公式中：w为构成电子内部闭合运

22、动电磁场的能量密度，为介电常数，电子内部取值等于真空介电常数88.854×10-121，为磁导率，电子内部取值等于真空磁导率，E为电场强度，D为电位移矢量，H为磁场强度，B为磁场感应强度，在线性介质中，= ，= 将E与H的比例关系代入上式，可得 12 （11）那么，可以推导出电子的内部以电磁场形式存在的总能量即是以能量密度为被积函数、以为半径的球体体积（电子）为积分区域的重积分运算，得出电子内部质能的电磁场积分法表达式为： （12） 其中，用W表示电子内部质能（一般习惯用E表示能量，因另一些场合习惯用E表示电场强度，为免混淆，本文用W表示能量，E表示电场强度），为稳定粒子（如电子、质

23、子）球体体积13，为圆周率，为粒子球体的半径；又，电场强度表达式为： 14 （13）其中，表示电荷所对应的电量为（此处不是光速，为电量单位库仑）。根据狭义相对论质能公式，电子的质能还可以表达为： 15 （14）其中，在此处代表光速。将式（13）代入（12）得： （15） 将式（15）与（14）式联立，得 （16） 由此，得出电子、质子的半径计算公式为： （公式：DRP-1）4.2.电子、质子的半径计算公式的意义4.2.1.电荷电量、真空介电常数、光速均为常数，只要知道粒子质量就能算出粒子半径；4.2.2.粒子质量与粒子半径成反比关系，粒子质量越大，粒子半径越小。5. 关于电子、质子的能量、质量

24、、电荷的本质与联系从电子与质子的本质就是质能量子化的涡旋闭合电磁场和电磁场能量能量密度公式、相对论质能公式出发，推导出关于电子、质子能量、质量、电荷来源性质的三个相互关联的公式以及一个新的宇宙常数，进一步推导可以得出结论：电子、质子的能量、质量、电荷均起源于电子、质子内在涡旋电磁场，是同一事物的不同属性或者说是同一事物不同的表现形式。由于篇幅所限，推导过程从简，暂列出四个重要公式如下：5.1.电子、质子能量来源公式 （DRP-2） 该公式推导过程详见上节；公式意义：5.1.1.公式左边是对应粒子质量的质量能；5.1.2.公式右边反映的是对应粒子的质量能来源于粒子体内的涡旋电场，粒子质量能与粒子

25、体内电场强度的平方成正比，数值上等于以作为被积函数，以粒子球体体积作为积分区域的三重积分运算。5.2. 电子、质子质量来源公式查电磁学理论公式 【16】 (17)可得， (18)即:公式意味着以光速运动的涡旋磁场B必然产生电场E，电磁强度E等于磁感应强度B乘以光速C。这个公式仅适用于同一事物内相互感生的电场与磁场间，不适用于不同事物没有直接关联的电场与磁场间。将公式（DRP-2）两边同时除以光速的平方，可得： (19)将式 (18)代入，可得： （20） 即; （DRP-3） 公式意义：5.2.1.公式左边对应粒子质量；5.2.2.公式右边反映的是对应粒子的质量来源于粒子体内的涡旋磁场，粒子质

26、量与粒子体内磁感应强度B的平方成正比，数值上等于以作为被积函数，以粒子球体体积作为积分区域的三重积分运算。5.3. 电子、质子电荷来源公式 （DRP-4）这是将麦克斯韦方程组的积分形式的第一个方程即反映电场高斯定理的公式左、右两边互换得来，此式与电场强度公式 是等价的，只是表述方式、角度不同而已。公式意义：5.3.1.公式左边是对应粒子电量，与 （DRP-2）式、（DRP-3）式在数学形式上有很好的对称性；5.3.2.公式右边反映的是对应粒子的电量来源于粒子体内的涡旋电场，粒子电量与粒子体内电场强度成正比，数值上等于以作为被积函数，以粒子球体表面积作为积分区域的二重积分运算。5.5.电子、质子

27、体外电场能量公式 （DRP-5）其中为电子、质子半径，只计算电子、质子自身产生的体外电场中所储备的能量，未计算电子、质子体外的磁场、引力场中所储备的能量.可得： （21）注：电子、质子本体能量见第四节中式（16）： 公式意义：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

28、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

29、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，它使万事万物（如粒子间）发生作用更直接，场使得事物具有“你中有我，我中有你”的奇妙性质。量子通讯中纠缠态量子的相互作用就是最好的注释。5.5.8.正因为物质粒子（如电子、质子）体外电场能量（对应质量）是其静止质量能的1.5倍

30、，宇宙中暗物质、暗能量很可能大部分来源于电磁场、引力场对应的能量和质量，另外一部分则来源于未知黑洞。5.5. 电荷量子化与粒子稳定条件常数（或称“上帝”常数） （DRP-6）公式（DRP-1）现在可以用粒子半径等价描述。我们用一个新的符号代表（隐含“上帝”之义），这是一个反映宇宙根本规律的常数。 我们将代入得到=（千克.米），其意义为：5.5.1. 等于一个常数，这是电荷量子化条件； 5.5.2.满足电荷量子化条件的粒子才是稳定的粒子，也可以称为粒子稳定条件；5.5.3.普遍反映从电子、质子到黑洞、宇宙的质量与半径反比关系，稳定粒子（或称稳定质量单元）质量与粒子半径成反比关系，即粒子质量越大、

31、粒子半径越小。6.电子、质子半径的新计算结果根据以上公式，产生的电子、质子半径计算值自然要接受实验的检验，无论如何，毕竟这是我们人类第一次用自己总结出的纯理论模型、推导出相应公式计算出来的结果。如果结论正确，将对原子核物理、高能物理、黑洞物理、宇宙物理等带来影响。比如，对质子、中子、夸克、胶子以及核力本质、核能来源、黑洞本质、宇宙大爆炸等将会有新的理解。6.1.电子半径的新计算结果6.1.1.查常用物理常数，电子质量为：9.1096×10-31，代入（DRP-1）式，得：电子半径为：re9.37×10-16（0.937费米）新的计算结果是原有数据（经典电子半径2.8

32、5;10-15m）的约1/3，即原先估计的电子半径是新计算结果的3倍。6.2.质子半径的新计算结果将质子质量代入公式（DRP-1），得：质子半径为：rp5.1×10-19（0.51阿米）6.2.1.质子半径新的计算结果远远超过原先的估计，原来的估计质子半径是新计算结果的2353倍。6.2.2.质子质量是电子质量的1800多倍，原来，人们以为质子体积比电子体积要大得多，现在计算结果却恰恰相反，电子的体积比质子体积大得多。6.2.3.太阳直径约是地球直径的100倍，而电子半径却是质子半径的1800多倍。6.2.6.如果把电子的大小比喻成首都北京的鸟巢体育馆，则质子的大小不到一个篮球那么大

33、，大概和一个排球大小差不多。6.3.粒子内部涡旋电场旋转方向不同，则电荷变号。一般规定顺时针方向带负电，逆时针方向带正电。电子内部闭合涡旋电场强度：（即电子体内涡旋电场强度达到16万亿亿伏每米，其强度之高远超想象）。7.对黑洞物理学和宇宙物理学的影响一个世纪以来，物理学家们一直在思考这个问题：支配着无限小规律似乎难以理解。然而，电荷量子化与粒子稳定条件常数告诉我们情况不是这样，公式似乎告诉人们，黑洞也好、宇宙也罢，都将遵守这一公式和从这一公式中得到新的认识，这一认识将掀起一场黑洞物理学和宇宙物理学的变革。7.1.从上述分析得出结论：宇宙本质上就是超级黑洞，黑洞就是超级粒子。黑洞和宇宙都遵守能量

34、守恒、动量守恒定律和电荷量子化与粒子稳定条件常数（公式）。黑洞和宇宙的质量能本质上同样来源于强大的的涡旋电场。7.2.以10倍于太阳质量的黑洞为例，太阳质量为1.99×1030，则此黑洞质量为1.99×1031，其半径由公式（米）。7.3.暂时估计我们生活其中的宇宙中约有近2000亿个星系，小的星系有几十亿颗恒星，大的星系约有近4000亿颗恒星，每个星系平均约有2000亿颗恒星，恒星大约总共有:3-4百万亿亿颗.即(3-4)×1022颗。取值3×1022 我们所处的太阳系中的太阳为中等大小的恒星，太阳的质量为1.98892×10 33克。据上，

35、我们可以得到，我们生活其中的 宇宙中可见物质的质量: M1= 0.596676×1053kg. 其它物质质量(可能是暗物质质量):M2=2.819112×1053kg而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的17.46%左右。 其它物质质量(可能是暗物质质量)占宇宙总物质量82.54%:得宇宙的总质量M= 3.415788×1053kg。根据以上分析，则宇宙诞生时可以理解为一个超级大黑洞，这个质量非常之大、半径非常之小的超级大黑洞（或者说是超级粒子）的粒子半径（米）。7.4.宇宙诞生的可能方式之一是2个涡旋电场方向相反、质量相同的超级黑洞相遇发生爆炸。比如：其中1个是

36、带1正电荷的超级黑洞和另1个是带1负电荷的超级黑洞，因引力作用相遇，就如正负电子相遇一样，两个黑洞的内的涡旋电场能量顿时释放出来，这就是宇宙大爆炸。7.7.宇宙诞生的方式还有可能是2个涡旋电场方向相反、质量不同的超级黑洞相遇发生爆炸。比如：其中1个是带1正电荷的超级黑洞和另1个是带1负电荷的超级黑洞，因引力作用相遇，同样会发生宇宙大爆炸。只是相遇到爆炸的时间间隔比上面所说的2个质量相同的超级黑洞相遇发生宇宙爆炸的时间间隔要长一点点。7.6.两个涡旋电场方向相反的超级黑洞相遇发生爆炸本质上可以理解为白洞（黑洞吸纳物质和能量，白洞抛出物质和能量）。7.7质子半径的改变还会影响到中子星的体积等，因为

37、按照原来估计的质子半径估算的质子质量密度 17数量级，根据新的质子半径估算的质子质量密度是，相差非常之大。8.关于电子、质子性质的部分新公式及其物理意义从电子与质子的本质就是质能量子化的涡旋闭合电磁场和电磁能量能量密度公式、电荷量子化与粒子稳定条件常数出发，推导出系列关于电子、质子性质的新公式，由于篇幅所限，推导过程从略，列出公式如下：8.1.能量电荷比公式 （DRP-5）公式中出现，来源于球体体积与球体表面积比，意义尚不完全明确，公式意义试解读如下：8.8.1.粒子内部应当只有一股量子化的涡旋电磁场运动，同时，也有可能粒子内部涡旋闭合电磁场组成的能量子分成3个或3个在内部以光速作圆周运动，也

38、许这样是稳定的。这个公式可能反映出夸克的本质就是3个在质子体内作运动的涡旋电磁场；8.8.8.和是同一个事物的体现出来的两个方面性质，粒子电荷来源于粒子内部电场强度为的闭合涡旋电场运动。8.2. 电子、质子质量与半径关系公式 （DRP-6）上式中除粒子半径外，均为常数，粒子半径越小，粒子质量越大。这条规律既适用于电子、质子，也适用于描述黑洞和宇宙，成为与质能公式一样可作为计算粒子、黑洞、宇宙（超级黑洞）质量的一个公式。8.3. 稳定粒子能量电场比公式（能量电荷比公式的等价表述） （DRP-7）其他等价表述为：或： 8.4. 粒子内部涡旋闭合电场运动周期与自旋角频率（角速度）公式粒子内部涡旋闭合

39、电磁场组成的能量子以光速运动，内部运动角频率（涡旋闭合电磁场自旋角速度）为：粒子内部涡旋电场运动周期（以光速圆周运动一周时间）： （DRP-8）（等价地： ） 粒子内部涡旋电场角速度（以光速每秒所做圆周运动次数） （DRP-9）8.5.粒子相对论性变频常数（反映从射线光子转化为电子的空间收缩效应）为普朗克常数,为射线中光子对在重原子核附近转化为电子对时的频率, （22）将代入，即： （23） 为电子内涡旋电磁场频率，得：，将常数代入，得： （24）即：电子内涡旋电磁场频率是射线中光子对在重原子核附近转化为电子对时的频率的倍。称为粒子相对论性变频常数。8.6. 粒子相对论性变频常数与康普顿效应、

40、德布罗意波的关系8.6.1. 电子的康普顿波长 （25）8.6.2.电子的德布罗意波长 （26）两者在公式形式上是一致的，当电子的运动速度等于光速（当然，电子只能以接近但低于光速运动）时，两式一致。8.6.3. 射线中光子对在重原子核附近转化为电子对时的频率所对应的半波长 （27）得， （28）8.6.4. 康普顿波长与粒子相对论性变频常数及电子半径的关系 （29）8.6.5. 康普顿波长与精细结构常数的关系8.6.5.1.精细结构常数：精细结构常数是物理学中一个重要的无量纲数，常用希腊字母表示，精细结构常数更接近于1/137。在索末斐模型中，不同角量子数的轨道之间的能级差正比于某个无量纲常数

41、的平方。这个常数来源于电子的质量随速度变化的相对论效应。事实上，它就是基态轨道上电子的线速度与光速之比。根据玻尔模型，很容易推算出基态轨道上电子的速度为，它与光速之比，正是我们前面看到的精细结构常数的公式。因为它首先由索末斐在解释原子光谱的精细结构时出现，所以这个常数被称为（索末斐）精细结构常数。8.6.5.2. 量子理论以后的发展表明，精细结构常数其实具有更为深刻的物理意义。无论是玻耳模型还是索末斐模型，它们都只是量子理论发展早期的一些半经典半量子的理论。它们虽然成功地解释了氢原子光谱及其精细结构，但是在处理稍为复杂一些的具有两个电子的氦原子时就遇到了严重的困难。以后薛定谔建立的量子波动力学

42、对氢原子有了更好的描述。狄拉克又进一步把量子波动力学与相对论相结合起来，提出了电子的相对论性量子力学方程狄拉克方程。狄拉克方程不但更好地解释了光谱的精细结构认为它是电子的自旋磁矩与电子绕核运行形成的磁场耦合的结果，而且还成功地预言了正电子的存在。8.6.5.3.而描述光与电磁相互作用最为完善的理论，是量子电动力学。量子电动力学认为，两个带电粒子（比如两个电子）是通过互相交换光子而相互作用的。这种交换可以有很多种不同的方式。最简单的，是其中一个电子发射出一个光子，另一个电子吸收这个光子。稍微复杂一点，一个电子发射出一个光子后，那光子又可以变成一对电子和正电子，这个正负电子对可以随后一起湮灭为光子

43、，也可以由其中的那个正电子与原先的一个电子一起湮灭，使得结果看起来像是原先的电子运动到了新产生的那个电子的位置。更复杂的，产生出来的正负电子对还可以进一步发射光子，光子可以再变成正负电子对。而所有这些复杂的过程，最终表现为两个电子之间的相互作用。量子电动力学的计算表明，不同复杂程度的交换方式，对最终作用的贡献是不一样的。它们的贡献随着过程中光子的吸收或发射次数呈指数式下降，而这个指数的底，正好就是精细结构常数。或者说，在量子电动力学中，任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达。这样一来，精细结构常数就具有了全新的含义：它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量，或者说，它就是电磁相互作

44、用的强度。8.6.5.4. 康普顿波长与精细结构常数的关系式 （30）由此，可得： （31）公式的意义：康普顿波长与3倍电子周长之比等于光速与基态轨道上电子的速度之比，从另一角度可以理解为反映出的由直线前进的光子收缩为电子时的空间收缩之比。 （32）可得， 即：公式（16）公式（30）、（31）、（32）与前面推导出的公式（16）以及与之相关的系列公式在逻辑上是相互包容、环环相扣的。8.6.6.原子内的电子有三个层次的运动；一是电子围绕原子核的运动，与之相对应有电子轨道角动量和轨道磁矩；二是电子有与自身德布罗意布波相联系的自旋运动，与之相对应有电子自旋角动量和自旋磁矩（第二层次自旋运动）；三是

45、电子内涡旋电磁场运动，与之相对应有终极自旋角动量和自旋磁矩（第一层次自旋运动）。8.6.7. 粒子有与自身德布罗意布波相联系的自旋运动说明，如果把电子、质子比作涡旋电磁场量子的“今生”，而把光子比作涡旋电磁场量子的“前世”，“今生”的自由电子和自由质子除了有内部涡旋电磁场运动外，同时会自觉地围绕“前世”光子的“影子”作相对应的“圆周”与运动，与这个运动相对应形成了电子、质子的自旋角动量和自旋磁矩，因此，电子、质子的自旋角动量和自旋磁矩决不能理解为电子、质子是围绕自身轴线运动形成的。8.6.8.目前的量子力学只理解到电子两个层次的运动，即电子围绕原子核的运动和“自旋运动”，而且，对“自旋运动”的

46、实质存在理解偏差。电子、质子的“自旋运动”既有第一层次的自旋运动（内部涡旋电磁场运动），也有第二层次的自旋运动。例如，质子半径是5.1*10-19米，但是因为质子第二层次自旋运动的存在，自由质子的康普顿波长为，也就是说自由质子会在约空间尺度范围做“圆周运动”并形成第二层次的自旋角动量和自旋磁矩（即目前所理解的自旋角动量和自旋磁矩）。第二层次的自旋的存在也是量子力学中“测不准”关系存在的深层次原因。8.7.粒子内部（或内禀）自旋角动量相当于自旋角动量，与粒子外部运动如电子绕原子核公转的轨道角动量相区别 （DRP-10） 无论电子还是质子，其内部自旋角动量都是1.771*1010-37Kg.m2.

47、s-1这一常数值，这可从另外一个角度解释的为什么不管电子还是质子其电荷电量的绝对值都会等于1.602*10-19c这一常数，这两者都之间是紧密相关的。8.8.粒子内部（或内禀）自旋磁矩相当于粒子自旋磁矩，与粒子外部运动如电子绕原子核公转的轨道磁矩相区别 （DRP-11）M为粒子内部磁矩，I为粒子内部涡旋电场E运动视同形成的电流I，S为粒子球体过中心横截面积。为涡旋电场E运动一周视同通过的电荷，为粒子内部涡旋电场E运动一周所需时间t。8.9. 粒子内部（或内禀）自旋磁矩与粒子内部（或内禀）自旋角动量之比（回旋磁比率） （DRP-12） 量子力学文献【16】指出，1925年G.E.乌伦贝克和S.A

48、.古兹密特受到泡利不相容原理的启发，分析原子光谱的一些实验结果，提出电子具有内禀运动-自旋，并且有与电子自旋相联系的自旋磁矩。由此可以解释原子光谱的精细结构及反常塞曼效应 。电子的自旋角动量如图，式中电子自旋S= 1/2。1928年P.A.M.狄拉克提出电子的相对论波动方程，方程中自然地包括了电子自旋。但不能科学完整地解释粒子内部（或内禀）自旋磁矩与粒子内部（或内禀）自旋角动量真实含义、深层次原因和动力学机制。本文从与传统量子力学不同的另一个角度得出的回旋磁比率公式，完整地解释粒子内部（或内禀）自旋磁矩与粒子内部（或内禀）自旋角动量真实含义、产生的深层次原因和动力学机制问题。8.10.文章篇幅所限，不能对其它公式在本文中详细说明。9.描述电子、质子的有关物理参数估算表（计算公式推导过程从略）序号物理量电子质子1粒子质量同mo