丁荣培：探讨电荷的本质

探讨电荷的本质--论粒子能量、质量、电荷、原始宇宙的本质联系及其引申意义丁荣培1.既然γ射线在重原子核附近可
产生正、负电子对，更高能量的γ射线可产生正、负质子对，那么电子、质子本质上必定是一种特殊的电磁现象。因为γ光子对是一种电磁现象，既
然γ光子对是电子、质子对的“前世”，电子、质子对是γ光子对的“今生”，作为“前世”的γ光子对本身包含了产生电荷的内因，也就是说，电
荷本质上必定是γ光子对产生正、负电子对和正、负质子对过程中派生出来的一种属性。2.粒子本體電場、磁場關係方程（可由麥克斯
韋方程組匯出E=BC）可以这样解释：光速旋轉的磁場同步產生與之垂直的電場，粒子本體磁場具無源有旋特性，即粒子本體磁場不依賴於其他
事物獨立存在，該獨立存在的磁場是以光速旋轉的。3.粒子電荷來源公式（與電場強度公式等價）的含義是包圍電荷任一閉合曲面的電
力線條數相等。把电子、质子比喻成两间“房子”，把电力线比作从“房子”射出或射入的“箭”，那么，就是说从一个质子“房子”射出来一万支
“箭”，而从一个电子“房子”射入了一万支“箭”，这一万支“箭”对应于电荷常数，在宏观上我们把这一固定数量的“箭”（即电力线条数）理
解为一个电荷，电荷本源于电力线，电力线源本于涡旋磁场，这就是电荷的本质。4.中子等中性粒子均是複合粒子，中子即是由電子
本体與質子自旋体共同構成的複合粒子。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）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摘
要：本文从γ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γ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re≈2.8×10-15m，[2]质子半径rｐ≈1.2×10-15m。[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]及其存在的问题估算电子经典半径re≈2.8×10-15m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、质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γ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
一个气球，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.γ光子对从电场角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。延伸讨论：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延伸
讨论：电磁场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（vortexelectric
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。γ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，ε为介电常数，μ为磁导
率，D为电位移矢量，H为磁场强度，r为粒子半径；同一粒子内E=Bc,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（根据麦克斯韦方程组可以推算出来，磁场具无源有旋性和电场具有源无旋性
，其中C为光速，粒子内部光速运动的涡旋磁场产生电场，磁场、电场、运动方向三者构成坡印廷矢量关系）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：探讨电荷的本质1.既然γ射线在重原子核附近
可产生正、负电子对，更高能量的γ射线可产生正、负质子对，那么电子、质子本质上必定是一种特殊的电磁现象。因为γ光子对是一种电磁现象，
既然γ光子对是电子、质子对的“前世”，电子、质子对是γ光子对的“今生”，作为“前世”的γ光子对本身包含了产生电荷的内因，也就是说，
电荷本质上必定是γ光子对产生正、负电子对和正、负质子对过程中派生出来的一种属性。2.粒子本體電場、磁場關係方程（可由麥克
斯韋方程組匯出E=BC）可以这样解释：光速旋轉的磁場同步產生與之垂直的電場，粒子本體磁場具無源有旋特性，即粒子本體磁場不依賴於其
他事物獨立存在，該獨立存在的磁場是以光速旋轉的。3.粒子電荷來源公式（與電場強度公式等價）的含義是包圍電荷任一閉合曲面的
電力線條數相等。把电子、质子比喻成两间“房子”，把电力线比作从“房子”射出或射入的“箭”，那么，就是说从一个质子“房子”射出来一万
支“箭”，而从一个电子“房子”射入了一万支“箭”，这一万支“箭”对应于电荷常数，在宏观上我们把这一固定数量的“箭”（即电力线条数）
理解为一个电荷，电荷本源于电力线，电力线源本于涡旋磁场，这就是电荷的本质。4.中子等中性粒子均是複合粒子，中子即是由電
子本体與質子自旋体共同構成的複合粒子。5.2.由祖母方程推导出的几个重要公式（包含：暗物质来源新解）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（质子（本体半径5.1×10-19ｍ）以四分之
一光速、半径为0.84×10-15ｍ（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；）；以下公式的特点是R有个临界值，大于这个临界值处质
子间电场力处于主导地位，质子间表现为排斥力，小于这个临界值时质子间磁矩力处于主导地位，质子间表现为吸引力（即现在认为的核力；同理可
解释中子与质子间、中子与中子间吸引力（核力）；磁矩力的特点是方向性很强、表现为作用距离短，R>）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，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。理论应用：暗物质、暗能量及量子纠缠新解理论应用：6.电子、质子半径
的新计算结果1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re＝9.37×10-16ｍ（0.937飞米）新的计
算结果是原有数据（经典电子半径2.8×10-15m）的约1，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rp＝5.1×10-19ｍ（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
，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）。6.1.2.电子能量越高其半径越小，电
子的静止质量为,电子半径为，康普顿波长为。一台电子加速器，注入的电子能量为20
GeV（1GeV=109eV，也就是10亿电子伏特），相应的电子速度为0.99999999979倍光速,根据狭义相对论，此时电子
的的半径为
，康普顿波长为
。电子经加速器加速后，能量可达到100GeV，电子速度达到0.999999999987倍的光速，对应的电
子半径和康普顿波长将会进一步缩小。电子具有的康普顿波长表征了电子波动性特征，是电子所对应的测不准关系产生的根源，对电子半径可测量精
度范围作出了限制。理论应用：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）
的粒子半径估算为：7.对黑洞物理学和宇宙物理学的影响理论应用：8.电子、质子性质的部分新公式及其物理意义能量电荷比公式
与康普顿效应、德布罗意波、精细结构常数的关系康普顿波长与粒子相对论性变频常数及电子半径的关系延伸讨论：电子、质子的旋转有三
个层次以电子为例：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（第三层次旋转）；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）。原子核内的质子、中子的的旋转与电子类似：有轨道旋转角动量（第三层次旋转）、也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）和质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）。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。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5.110-19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。理论应用：理论应用：9.描述电子、质子的有关物理参数估算表序号物理量电子质子1粒子质量
同mo9.11010-31Kg1.67310-27Kg2粒子内部总能量Wi0.511Ｍｅｖ938.272Ｍｅｖ3
电荷（电量）-1（qo=1.60210-19c）+1（qo=1.60210-19c）4涡旋电场Es旋转方向（定义）
顺时针方向逆时针方向5粒子内在电场强度Ｅ1.6381021V.m-15.51027V.m-16粒子内在磁感应强度
Ｂ5.4671012Ｖ．ｓ．M-21.8331019Ｖ．ｓ．M-27电荷量子化与粒子稳定常数G=mr（或称“上帝”常
数）8.54310-46㎏.ｍ（千克.米）8.54310-46㎏.ｍ（千克.米）8粒子质量密度8.3051014
Kg.m-33.1021027Kg.m-39粒子半径r9.3710-16m5.110-19m10粒子内部涡旋电
场自旋角速度=3.2021023rad/s5.8821026rad/s11粒子自旋转动惯量8.00510-61
Kg.m24.35710-64Kg.m212粒子终极自旋角动量（第一层次自旋）2.56310-37Kg.m2.s-1
2.56310-37Kg.m2.s-113粒子终极自旋磁矩（第一层次自旋）：2.25210-26J.T-11.22
610-29J.T-114粒子内禀自旋角动量（第二层次自旋）1.05510-34Kg.m2.s-11.05510-
34Kg.m2.s-115粒子内禀自旋磁矩：（第二层次自旋）9.26710-24J.T-15.0210-27J.T-
1注：中子是电子与质子的复合粒子，外壳为电子，内部为一个质子在作圆周（质子“自旋”速度为光速的四分之一，“自旋”半径为约0.84
飞米）运动并具自旋角动量和自旋磁矩（刚好等于一个核磁子）；能够比较有效地解释为什么中子具有负的磁矩。延伸讨论：重新认识质子1.
质子的内在本质就是场，并且是量子化的涡旋电磁场，涡旋磁场是其最本质的一面，涡旋闭合磁场在其切向（即质子球体“表面”）产生同步旋转的
稳定电场。由坡印廷矢量特性和麦克斯韦方程可知，量子化涡旋闭合磁场将会在质子“球表面”产生与涡旋磁场相垂直并与涡旋磁场同步旋转的稳定
电场（方向为质子“球表面”切向，因为尺寸小，从宏观尺度近似地可以看成是从中心发出的电场线），涡旋磁场闭合而旋转电场开放。在质子“球
表面”，涡旋电磁场的旋转电场强度非常之高，在质子“内部”，涡旋磁场的磁感应强度非常之高。2.质子(即量子化的涡旋电磁场)本体的
半径为：5.110-19m，其内部的内禀自旋磁矩值为：(相应地,电子(即量子
化的涡旋电磁场)内部的内禀自旋磁矩值为：）3.质子有与自身德布罗意波
相联系自旋运动，其运动速度为（光速的四分之一），其自旋运动半径为
米，质子自旋运动一周的长度刚好等于质子以四分之一光速作自旋运动时所对应的一
个德布罗意波长长度，质子以四分之一光速在半径为0.84×10-15ｍ米的圆周内自旋形成相应的自旋角动量和自旋磁矩经，计算与我们物
理教科书上的计算值是高度吻合的。我们平时测量到的所谓质子“半径”，其实是质子在自旋时形成一个“类球体”或“圆盘”自旋半径（也可称为
质子的电磁半径），而非质子本体半径。4.两个具有自旋的质子存在两个相互矛盾的相互作用，因为电荷的静电场产生相斥作用，质子因自旋产
生的自旋磁矩而具有相吸作用。初步计算表明：当两自旋的质子“圆盘”在相互接近时会呈现奇妙的效应，在约0.1飞米处是个突变点，在大于约
0.1飞米处电场产生的排斥力占据优势，两个质子间表现为排斥力，在小于约0.1小米处自旋磁矩产生的吸引力占据优势，两个自旋的质子间表
现为吸引力，而且距离越小，吸引力越大。直至接近质子本体尺寸（阿米）空间范围时又会表现为排斥力。这意味着对核力的本质可能需要重新理解
。5.小结：一、质子本体的内在本质是一个半径为5.1×10-19ｍ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，光速运动的涡旋磁场产生切向（从宏观看近似径向）电场；二、质子以四分之一光速、半径为0.84
×10-15ｍ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（二层次自旋不象地球围绕太阳有
力心，类似于极限飞盘运动的自我盘旋返回或冰上运动的绕场转圈，其本质上来源于对应光子对的自旋，二者角动量守恒）；三、质子在原子核内的
运动类似电子围绕原子核的运动（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。
10.引申意义：有效解释此前难以理解的一些物理现象10.1.总结出关于电子、质子质量、能量、电荷的三个相互关联的表达式，并且具有
极为优美的数学形式，反映深刻的内在对称性、完美性、关联性；10.2.能够统一解释电子、质子、中子等粒子质量、能量、电荷的共同起
源；10.3.能够解释电子、质子内部第一层次自旋磁矩的起源于其内部涡旋电磁场，表达式为：，并与其电子、质子半径成正比；10
.4.能够解释电子自旋磁矩为什么远远大于质子自旋磁矩；10.5.能够有效解释为什么中子具有负的磁矩（是电子自旋磁矩与质子自旋磁
矩的叠加）；10.6.能够有效解释为什么高能物理实验中，会发现“质子”内部存在“质点”（“夸克”）；10.7.能够对宏观世界（
宇宙、黑洞）和微观世界（电子、质子）进行统一描述；10.8.能够解释为什么宇宙大爆炸时的初始宇宙空间尺寸趋近于无穷小；10.9
.本论文总结出电子、质子的质量与半径之积为一常数（），其意义是：在微观世界，粒子的质量越大，其体积越小。研究表明银河中心存在超级
黑洞，经对银河系动态模拟运行图的计算显示，当星系收缩时，大量星系物质将向中心无限小空间收缩，与公式表达的意义高度契合。10.10
.燃料电池是用一种特定的燃料，通过一种质子交换膜（PEMProtonExchangeMembrane）和催化层（CLCataly
stLayer）而产生电流的一种装置，质子能通过质子交换膜，而电子不能通过质子交换膜，这说明电子体积比质子大。理论应用：
20个推论（或科学问题）11.1.电子与质子内部本质上就是量子化的涡旋闭合电磁场；11.2.电子与质子
质量能来源于内部涡旋闭合电磁场，并与电场强度E的平方成正比，具体回答了超弦理论中关于粒子内部弦振动形式、原理、参数问题；11.3
.电子、质子的质量与半径之积为一常数（），其意义是：在微观世界，粒子的质量越大，其体积越小；11.4.电子半径新计算结果为：r
e＝9.37×10-16ｍ（0.937费米或称飞米），新的计算结果是原有数据（经典电子半径2.8×10-15m）的约1，即原先估计
的电子半径是新计算结果的3倍；11.5.质子半径的新计算结果为：rp＝5.1×10-19ｍ（0.51阿米），令人惊奇的是，计算
表明：质子半径远小于电子半径。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，大概和一个足球大小差不多
。11.6.物质的微观世界和宏观世界可以从全新角度统一解释（=）；11.7.黑洞本质上可能就是超级粒子（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）；11.8.初始宇宙本质上就是超
级黑洞、超级黑洞本质上极有可能就是超级粒子（）；11.9.如果黑洞或初始宇宙的质量是有限的，那么它就不是奇点，换言之，黑洞或初
始宇宙都可以用质量、内部涡旋电场强度、粒子半径、自转角频率等参数进行描述；11.10.稳定粒子能量来源于粒子内部涡旋电场，并与内
部涡旋电场强度的平方成正比，表达式为：；11.11.稳定粒子质量来源于与粒子内部涡旋电场相对应的涡旋磁场，并与内部磁感应强度的
平方成正比，表达式为：；11.12.稳定粒子电荷来源于粒子内部涡旋电场，并与内部涡旋电场强度成正比，表达式为：；11.13
.粒子质量、能量、电荷是同一事物不同属性，但是这些不同属性有共同的起源，即起源于其内部涡旋电磁场；11.14.根据上述计算公式
，可以推导出系列关于电子、质子性质的新公式，得出描述电子、质子有关物理性质的涡旋电场强度E、磁感应强度B、半径r、质量密度、内部涡
旋电磁场角速度、内部涡旋闭合电磁场旋转周期t、自旋角动量L、自旋磁矩M、能量电荷比、能量电场比、自旋动能、粒子本底质量等共计10
多个参数；11.15.中子是质子“钻进”电子体内形成的复合粒子。根据电子、质子半径新的计算结果，可能会完全改变对于中子的认识。
人们曾经认为电子存在于质子体内，现在，根据电子、质子半径的最新计算结果表明，最有可能的是，质子存在于电子体内，中子就是在电子（本质
上就是顺时针旋转的涡旋电场）体内存在一个质子（本质上就是逆时针旋转的涡旋电场），即中子的本质是电子的涡旋电场内叠加质子的涡旋电场。
11.16.夸克存在的理论基础发生动摇。高能物理实验表明，核子内存在硬的小质点，这被认为是质子由夸克构成的重要理论基石。11
.17.目前，实验物理学家间接测量到的所谓“质子”半径很可能实际上是电子半径。正因为原子核内质子存在于电子之中，所以，原来认为的质
子半径实际上是电子半径。电子就象一个“袋子”，里面装着质子。以前，人们认为撞击到的“质子”可能是中子的“外膜”（即由电子的涡旋电场
构成的“屏障”），人们发现“质子”内部存在“质点”，阴差阳错地误以为是“夸克”，而实际上却正是质子本身（电子内部存在质子，构成复
合粒子-中子）；11.18．介子可能并不传递核力，而胶子可能并不存在。理由是：（1）如果介子以及胶子传递核力，要么表现为引力，要
么表现为斥力，目前，人们认为介子、胶子既传递引力又传递斥力，这是不可思议的，是用一种更大的不可知来代替现有的不可知；（2）把胶子比
喻成篮球，在打篮球时，接球感受到的应该是斥力，传球出去时感受的应该还是斥力，这才符合动量守恒定律。目前，对胶子传递力的方式的解释实
质上违背了动量守恒定律；（3）如果核力是两种或两种以上的力综合作用，随距离此消彼长，则是可以理解的；（4）质子在电子之内，电子就象
一个口袋，如果“电子口袋”里面已有1个质子，当另外1个质子将要进入口袋时，质子与电子间表现为引力作用，质子进入电子体内，会与另一个
质子因带同等电荷，表现为斥力；（5）现有量子色动力学不能令人信服地解释为什么夸克质量之和远小于质子质量之和，模型本身不能赋予粒子质
量；（6）如果夸克不存在，胶子自然就不存在；11.19.核裂变的能量很可能是由质子之间的静电势能提供。如果原子核内质子与质子之
间距离为10-15ｍ数量级，则两个质子之间的静电势能，估值约0.72MｅV，在原子核中，每个核子的平均结合能约为8.6MｅV，所以
，以前人们会认为核能不可能来自静电势能，而是由神秘的核力提供。原子核内质子间距离的重大变化将可能颠覆这一认识。设质子与质子距离在1
0-17ｍ（当然实际距离可能远大于这一数量级），则两个质子之间的静电势能估算值约144.1MｅV（实际远小于这一数值，只是从原理上
进行说明），是原先估算值0.72MｅV的约200倍，如此，核裂变的能量的就很可能是由质子之间的静电势能提供；11.20.质子半
径的改变还会影响到中子星的体积等，因为按照原来估计的质子半径估算的质子质量密度为数量级，根据新的质子半径估算的质子质量密度是数
量级，相差非常之大。理论应用：延伸讨论：夸克真的存在吗？1996年12月2日,我国天津大学物理学教授崔君达指出：“物理学界
并非全都公认夸克的存在，不同意见早在70年代就有了。中国物理学家朱洪元,诺贝尔奖得主量子力学奠基人海德堡都认为全世界许许多多物理学
家花了那么大的力量寻找夸克,如果夸克真的存在,早就应该找到了”。满足《夸克模型》要求的夸克粒子,必须是一种质量可以随意改变的魔术
粒子。通过计算表明组成三种介子、六种重子，每种夸克粒子质量应有三种取值。这样说来，要组成几百种质量不同的强子，每一种夸克粒子至少要
取100多种数值。换言之，能满足《夸克模型》要求的夸克粒子必须是一种魔术粒子，要它变多大，它就变多大。就像孙悟空的金箍棒一样，叫它
变小，它可变成一根绣花针，叫它变大，它可变成一根擎天柱。看来，《夸克模型》所描写的也类似是一种神话。夸克理论中对中子衰变为质子过
程的描述非常诡异，它是这么说的：中子衰变时释放一个电子和一个反中微子而成为质子，也就是β衰变质子（u-u-d),中子（d-d-u)
,β-衰变的实质就是下夸克（d）吸收能量转化为电子、上夸克（u）及反中微子，在此过程中，W-玻色子起了一个传播作用，实际上是下夸克
通过释放一个W-玻色子转化为了上夸克，而W-玻色子衰变为了电子和中微子，而所谓的夸克不可再分，可以看为是上夸克不可再分，夸克分为上
、下、奇、粲、顶、底，其中奇、粲、顶、底夸克因为质量过大，会很快衰变为上、下夸克（第一代夸克），而其中下夸克又会通过前面所述转化为
上夸克。之所以觉得诡异，是因为夸克理论所描述的下夸克转变为上夸克这一过程觉得很牵强附会，很不自然。深度非弹性散射是指在质心系中某
一入射粒子在碰撞后其能量有较大幅度的损失的情况。例如，将高能电子轰击到质子上，除了出现有电子对质子的弹性碰撞过程外，更多的是出现产
生任意多个π介子的情形,即有这时在质心系的电子在碰撞后必定有大量的能量损失，即这些能量转移成π介子的能量,因而就称之为电子对质子的
深度非弹性散射或深度非弹性碰撞。?这是作为夸克存在的一个最重要的证据，然而，夸克理论告诉我们介子是由夸克与反夸克构成的，那么，在深
度非弹性散射过程中生成介子的这些夸克和反夸克从何而来？为何凭空产生？本人认为深度非弹性散射并非证明夸克的存在，因为高能电子打到的只
是在高速运动的质子运动体（由质子第二层次自旋形成，运动半径为0.84飞米，即质子的电磁形状半径），而非质子本体（由具有终极意义的第
一层次自旋，即涡旋磁场形成，自旋运动半径为0.51阿米）。夸克是否存在是应当是存疑问的，我们对实物的理解需要变革。强子物理还存在
一些悬而未决的困难，如夸克幽禁、质子自旋危机、质子衰变等。高能正负电子对撞过程中可以产生介子和质子，而电子本身不含夸克，那么组成
介子和质子的夸克从何而来，由此得出结论：即使夸克存在，其内在本质也是涡旋电磁场组成的能量子；唯有能量才是物质的本源、场是有序的能
量、物质的本质就是场。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质子显微镜12.1.正因为计算表明质子半径远
远小于电子半径，那么，意味着可能研发出比电子显微镜放大倍数大得多的质子显微镜，电子显微镜的放大倍数如果达到200万倍的话，质子显微
镜放大倍数可能会达亿倍以上。电子显微镜【18】由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。镜筒主要有电子源、电子透镜、样品架、荧光屏和探测
器等部件，这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体。估计质子显微镜与电子显微镜原理大致相似，最大的不同是镜筒装置中的质子源比电子显微
镜复杂得多。如果能成功研发出质子显微镜，除了对物理研究和医学研究等带来极大好处外，同时，也将是本文所提出理论基础的最好证明。估计
，中科院物理所和一些相关单位具备质子显微镜可行性研究及后续研发能力，可行与否，可能在比较快的时间就能得出结论。理论应用：新型介
入式可控核裂变核能在本质上可能来源于静电势能与磁矩能，目前核裂变发电是对铀的自发核裂变进行人为控制，使其有序释放能量。将来可能可
以用人为而不是自发裂变的方法，例如控制质子、中子轰击铀的同位素或某些质量数接近铀的重金属原子核的方法或者采用多束高能激光照射（类似
目前核聚变研究的一种方法）铀的同位素或某些质量数接近铀的重金属原子核的方法，可能实现一种新型介入式可控核裂变，这样，能够使核辐射的
危险程度大大降低和实现核裂变材料来源的多样化、广泛化。如果成功，这将是一种新的实现核裂变方式，从而达到对外输出能量（净输出能量大于
净输入能量）和发电供电的目的。估计，中科院高能物理所、中科院等离子所、中科院应用物理所、中科院上海光机所、中科院长春光机所等相关
单位具备单独或合作开展新型介入式可控核裂变可行性研究及后续研发能力，但是，可行与否，可能需要相当长一段时间才能有结果。理论应用：
延伸讨论：当今世界，一些重要的科学问题和关键核心技术已经呈现出革命性突破的先兆。科学技术是世界性的、时代性的，发展科学技术
必须具有全球视野、把握时代脉搏。爱因斯坦发表狭义相对论之前，系瑞士伯尔尼专利局的一名小职员（三级技术员），最初也并非名牌大学教授或知名科研院所资深研究员。古人云，世上“千里马常有，而伯乐不常有”，衷心希望世上“千里马常有，伯乐亦常有”。参考文献[1]吴知非，《原子核物理学》，北京，高等教育出版社，1983年第5月第3版，ｐ52页[2]张玉民、戚伯云，《电磁学》，合肥，中国科技大学出版社，1997，ｐ139页[3]吴知非，《原子核物理学》，北京，高等教育出版社，1983年5月第3版，ｐ5页[4]张玉民、戚伯云，《电磁学》，合肥，中国科技大学出版社，1997，ｐ131-ｐ139页[5]丁荣培，《发现》杂志《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》，北京，《发现》杂志社，2000年，ｐ49-51页[6]张玉民、戚伯云，《电磁学》，合肥，中国科技大学出版社，1997，ｐ493-ｐ495页[7]同济大学教研室，《高等数学》，高等教育出版社，1988年9月第三版，ｐ214-ｐ224页[8]同济大学教研室，《高等数学》，高等教育出版社，1988年9月第三版，ｐ224-ｐ235页[9]张玉民、戚伯云，《电磁学》，合肥，中国科技大学出版社，1997，ｐ514页[10]许良英、李宝恒、赵中立译，《爱因斯坦文集》，商务印书馆，2009，ｐ179页[11]张玉民、戚伯云，《电磁学》，合肥，中国科技大学出版社，1997，ｐ509-ｐ512页[12]张玉民、戚伯云，《电磁学》，合肥，中国科技大学出版社，1997，ｐ513页[13]同济大学教研室，《高等数学》，高等教育出版社，1988年9月第三版，ｐ134-138页[14]张玉民、戚伯云，《电磁学》，合肥，中国科技大学出版社，1997，ｐ14页[15]马文蔚、柯景凤，《物理学》，南京，高等教育出版社，1982年10月第2版，ｐ229-ｐ231页[16]张玉民、戚伯云，《电磁学》，合肥，中国科技大学出版社，1997，ｐ511页[17]吴知非，《原子核物理学》，北京，高等教育出版社，1983年5月第3版，ｐ5页[18]倪光炯、王炎森、钱景华、方小敏，《改变世界的物理学》，复旦大学大学出版社，1998，ｐ198页[19]]戴元本，《相互作用的规范理论》(第二版)，科学出版社，2006[20]]章乃森，《粒子物理学》，科学出版社，北京，1985[21]]丁荣培，《论电子、质子半径的新计算方法及其延伸意义》，湖南工业学院学报,?2016,?16(2):14-16谢谢！[e-mail]