丁荣培:原子核壳层模型新增强有力证据剖析优秀PPT.ppt
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1、 书目书目 1.引言引言2.电子与质子的本质就是量子化的涡旋闭合电磁场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定对应电子、质子内禀涡旋电磁场的存在位移通量必定对应电子、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对黑洞物理学和宇宙物理学的影响8.关于电子
2、、质子性质的部分新公式及其物理意义关于电子、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描述电子、质子的有关物理参数估算表10.引申意义:有效说明此前难以理解的一些物理现象引申意义:有效说明此前难以理解的一些物理现象11.20个推论(或科学问题)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探讨的建议关于开展质子显微镜和新型介入式可控核裂变探讨的建议摘要:本文从摘要:本文从射线在重原子核旁边可产生正负电子对这一物理现象动身,射线在重原子核旁边可产生正负电子对这一物理现象动身,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分析了电子
3、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
4、作出新的说明,并依据系列新的计算意义。据此对现有一些疑难物理现象作出新的说明,并依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说明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统一地说明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。带来的影响。关键词: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电子对的产生与湮灭中国物理学家赵忠尧首先发觉了能量大于两倍电子静质量能(中国
5、物理学家赵忠尧首先发觉了能量大于两倍电子静质量能(2m0c2=1.02MeV)的)的射线在射线在重原子核旁边可产生正负电子对。重原子核旁边可产生正负电子对。1物理教科书上估算的电子经典半径物理教科书上估算的电子经典半径re2.810-15 m,2质子半径质子半径r 1.210-15m。3质子质子质量约是电子质量的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;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;现有物理框架对此照旧无法作出合理说明。现有物理框架对此照旧无法作出合理说明。1.2.目前电子的经典半径的由来目前电子的经典半径的由来4及其存在的
6、问题及其存在的问题估算电子经典半径估算电子经典半径re2.810-15m基于以下设想:基于以下设想:(1)设想电子是一个半径为)设想电子是一个半径为re匀整带电球;匀整带电球;(2)设想电子静止质量对应的能量)设想电子静止质量对应的能量 由静电自能供应。由静电自能供应。1.3.存在的主要问题存在的主要问题(1)假如电子电荷是一个半径为)假如电子电荷是一个半径为re匀整带电球,为什么球内的点电荷不会因排斥而分开,那匀整带电球,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?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?这有什么深层次缘由?)为
7、什么电子和质子所携带的电量恰好相等、电性相反?这有什么深层次缘由?(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)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。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供应的图景给我们看到的是一幅静态的电子图画,但目前,这种假定电子能量由静电自能供应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
8、,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。的。1.引言引言2.2.电子、子、质子的本子的本质就是量子化的就是量子化的涡旋旋闭合合电磁磁场2.1.2.1.光子不行能有无限可分的光子不行能有无限可分的结构,构,这样,由并非无限可分的,由并非无限可分的光子光子对在在经过重重原子核旁原子核旁边时产生出的正、生出的正、负电子同子同样不行能具有无限可分的不行能具有无限可分的结构。否构。否则这一一过程就程就如如“幽灵的作用幽灵的作用”一一样奇异。物奇异。物质每分到一个每分到一个层
9、次,次,则该层次粒子次粒子间必定存在未知的必定存在未知的相互作用,随着粒子分相互作用,随着粒子分层的深化,未知的力(相互作用)及未知的粒子也会越来越多。的深化,未知的力(相互作用)及未知的粒子也会越来越多。我我们将恒久不能搞清晰物将恒久不能搞清晰物质相互作用的相互作用的规律,即会陷入律,即会陷入“不行知不行知论”的漩的漩涡。2.2.2.2.论微微观局域局域时空弯曲状空弯曲状态下下闭合弦量子振合弦量子振动形成基本粒子的形成基本粒子的动力学机制力学机制55一文一文论证电子、子、质子内在本子内在本质就是携就是携带能量的能量的涡旋旋闭合合电磁磁场。其中主要。其中主要观点点归纳如下:如下:2.2.1.2
10、.2.1.从从电子子对的的产生与湮生与湮灭的的过程看,程看,电子内部的本子内部的本质就是携就是携带能量的能量的涡旋旋闭合合电磁磁场。2.2.2.2.2.2.电子、子、质子就是以确定子就是以确定频率在高速旋率在高速旋转运运动并相互感生激并相互感生激发的的涡旋旋电场和和涡旋磁旋磁场形成的形成的闭合弦。能量子运合弦。能量子运动具有具有“趋肤效肤效应”,就象一个皮球,相,就象一个皮球,相对来来讲里里面是真正的面是真正的“真空真空”。闭合弦振合弦振动的弯曲与的弯曲与闭合是由于高能量密度下空合是由于高能量密度下空间自然弯曲的自然弯曲的必定必定结果。果。2.2.3.2.2.3.光子光子对从从电场角度看是两个
11、旋向相反的角度看是两个旋向相反的涡旋旋电场。当光子。当光子对经过铅原子原子核旁核旁边时,在,在铅原子核(原子核(质子子组成的成的带正正电的核子的核子团)的)的电场作用下,作用下,产生相斥、相生相斥、相吸吸这两个相反的作用效果,因而相互分两个相反的作用效果,因而相互分别、发生生实物化的突物化的突变生成生成为正、正、负电子子对飞离出去。可以看出,正是因离出去。可以看出,正是因为涡旋旋电场方向的不同,形成的方向的不同,形成的实物粒子有了正、物粒子有了正、负电荷荷之分。之分。2.2.4.2.2.4.电子、子、质子内部不是静子内部不是静电场,而是,而是涡旋旋电磁磁场。既然如此,那么可以得出既然如此,那么
12、可以得出结论:电子、子、质子内部运子内部运动规律、物理参数可以用麦克律、物理参数可以用麦克斯斯韦方程方程组、质能公式及其延能公式及其延长出来的出来的计算公式算公式进行描述。行描述。从高斯公式、斯托克斯公式从高斯公式、斯托克斯公式动身,身,对麦克斯麦克斯韦方程方程组有有进一步理解:一步理解:3 3麦克斯麦克斯韦方程方程组与斯托克斯公式与斯托克斯公式结合的启示:合的启示:电子、子、质子外部的子外部的电位移通量必定位移通量必定对应电子、子、质子内禀子内禀涡旋旋电磁磁场的存在的存在4电子、质子半径的新计算公式电子、质子半径的新计算公式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
13、子的半径计算公式电子、质子的半径计算公式 5.关于电子、质子的能量、质量、电荷的本质与联系关于电子、质子的能量、质量、电荷的本质与联系5.1.5.1.电子、子、质子能量来源公式子能量来源公式5.2.电子、质子质量来源公式电子、质子质量来源公式5.4.电子、质子体外电场能量公式电子、质子体外电场能量公式5.5.电荷量子化与粒子稳定条件常数电荷量子化与粒子稳定条件常数(或称(或称“上帝上帝”常数)常数)5.3.电子、质子电荷来源公式电子、质子电荷来源公式理论应用:理论应用:6.电子、质子半径的新计算结果电子、质子半径的新计算结果1依据以上公式,产生的电子、质子半径计算值自然要接受试验的检验,无论如
14、何,终归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。假如结论正确,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:9.109610-31,代入(DRP-1)式,得:电子半径re9.3710-16(0.937飞米)新的计算结果是原有数据(经典电子半径2.810-15m)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rp5.11
15、0-19(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.假如把电子的大小比方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,或许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
16、达到16万亿亿伏每米,其强度之高远超想象)。理论应用:理论应用:7.对黑洞物理学和宇宙物理学的影响对黑洞物理学和宇宙物理学的影响 宇宙诞生时可以理解为一个超级大黑洞,这个质量特殊之大、半径特殊之小的超级大黑洞(或者说是超级粒子)的粒子半径为:理论应用:理论应用:8.电子、质子性质的部分新公式及其物理意义电子、质子性质的部分新公式及其物理意义能量电荷比公式能量电荷比公式与康普顿效应、德布罗意波与康普顿效应、德布罗意波、精细结构常数的关系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电子、质子的旋转有三个层次l l以电子为例:以电子为例:l l一是电子围绕原子核的一是电子围绕原子核的运动,
17、与之相对应有电运动,与之相对应有电子轨道角动量和轨道磁子轨道角动量和轨道磁矩(第三层次旋转);矩(第三层次旋转);l l二是电子有与自身德布二是电子有与自身德布罗意布波相联系的自旋罗意布波相联系的自旋运动,与之相对应有电运动,与之相对应有电子自旋角动量和自旋磁子自旋角动量和自旋磁矩(其次层次自旋运动)矩(其次层次自旋运动);l l三是电子内涡旋电磁场三是电子内涡旋电磁场运动,与之相对应有终运动,与之相对应有终极自旋角动量和自旋磁极自旋角动量和自旋磁矩(第一层次自旋运动)矩(第一层次自旋运动)。l l原子核内的质子、中子原子核内的质子、中子的的旋转与电子类似:的的旋转与电子类似:有轨道旋转角动量
18、(第有轨道旋转角动量(第三层次旋转)、也有与三层次旋转)、也有与自身德布罗意布波相联自身德布罗意布波相联系的自旋运动,与之相系的自旋运动,与之相对应有电子自旋角动量对应有电子自旋角动量和自旋磁矩(其次层次和自旋磁矩(其次层次自旋运动)和质子内涡自旋运动)和质子内涡旋电磁场运动,与之相旋电磁场运动,与之相对应有终极自旋角动量对应有终极自旋角动量和自旋磁矩(第一层次和自旋磁矩(第一层次自旋运动)。自旋运动)。l l粒子有与自身德布罗意布波相联系的自旋运动说明,粒子有与自身德布罗意布波相联系的自旋运动说明,假如把电子、质子比作涡旋电磁场量子的假如把电子、质子比作涡旋电磁场量子的“今生今生”,而把光子
19、比作涡旋电磁场量子的而把光子比作涡旋电磁场量子的“前世前世”,“今生今生”的自由电子和自由质子除了有内部涡旋电磁场运动外,的自由电子和自由质子除了有内部涡旋电磁场运动外,同时会自觉地围绕同时会自觉地围绕“前世前世”光子的光子的“影子影子”作相对应作相对应的的“圆周圆周”与运动,与这个运动相对应形成了电子、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。绕自身轴线运动形成的。l l目前的量子力学只理解到电
20、子两个层次的运动,即电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子围绕原子核的运动和“自旋运动自旋运动”,而且,对,而且,对“自自旋运动旋运动”的实质存在理解偏差。电子、质子的的实质存在理解偏差。电子、质子的“自旋自旋运动运动”既有第一层次的自旋运动(内部涡旋电磁场运既有第一层次的自旋运动(内部涡旋电磁场运动),也有其次层次的自旋运动。例如,质子半径是动),也有其次层次的自旋运动。例如,质子半径是5.1*10-195.1*10-19米,但是因为质子其次层次自旋运动的存米,但是因为质子其次层次自旋运动的存在,自由质子的康普顿波长为在,自由质子的康普顿波长为,也就是说自由质
21、子,也就是说自由质子会在约会在约 空间尺度范围做空间尺度范围做“圆周运动圆周运动”并形成其次层并形成其次层次的自旋角动量和自旋磁矩(即目前所理解的自旋角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)。其次层次的自旋的存在也是量子动量和自旋磁矩)。其次层次的自旋的存在也是量子力学中力学中“测不准测不准”关系存在的深层次缘由。关系存在的深层次缘由。l l理论应用:理论应用:9.描述描述电子、子、质子的有关物理参数估算表子的有关物理参数估算表序号序号物理量物理量电子子质子子1粒子质量同mo9.110*10-31Kg1.673*10-27Kg2粒子内部总能量Wi0.511938.272
22、3电荷(电量)-1(qo=1.602*10-19c)+1(qo=1.602*10-19c)4涡旋电场Es旋转方向(定义)顺时针方向逆时针方向5粒子内在粒子内在电场强强度度1.638*1021V.m-15.5*1027V.m-16粒子内在磁感应强度5.467*1012M-21.833*1019M-27电荷量子化与粒子荷量子化与粒子稳定常数定常数G=m*r(或称(或称“上帝上帝”常数)常数)8.543*10-46.(千克.米)8.543*10-46.(千克.米)8粒子质量密度 8.305*1014Kg.m-33.102*1027Kg.m-39粒子半径r9.37*10-16m5.1*10-19m10
23、粒子内部涡旋电场自旋角速度=3.202*1023rad/s5.882*1026rad/s11粒子自旋转动惯量 8.005*10-61Kg.m24.357*10-64Kg.m212粒子粒子终极自旋角极自旋角动量(第一量(第一层次自旋)次自旋)2.563*10-37Kg.m2.s-12.563*10-37Kg.m2.s-113粒子粒子终极自旋磁矩(第一极自旋磁矩(第一层次自旋):次自旋):2.252*10-26J.T-11.226*10-29J.T-114粒子内禀自旋角粒子内禀自旋角动量(第二量(第二层次自旋)次自旋)1.055*10-34Kg.m2.s-11.055*10-34Kg.m2.s-1
24、15粒子内禀自旋磁矩:(第二粒子内禀自旋磁矩:(第二层次自旋)次自旋)9.267*10-24J.T-15.02*10-27J.T-110.引申意义:有效说明此前难以理解的引申意义:有效说明此前难以理解的一些物理现象一些物理现象l l10.1.10.1.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,并且具有极为美丽的数学形式,反映深刻总结出关于电子、质子质量、能量、电荷的三个相互关联的表达式,并且具有极为美丽的数学形式,反映深刻的内在对称性、完备性、关联性;的内在对称性、完备性、关联性;l l10.2.10.2.能够统一说明电子、质子、中子等粒子质量、能量、电荷的共同起源;能够统一
25、说明电子、质子、中子等粒子质量、能量、电荷的共同起源;l l10.3.10.3.能够说明电子、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:能够说明电子、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,并与其电子、质子半径成正比;径成正比;l l10.4.10.4.能够说明电子自旋磁矩为什么远远大于质子自旋磁矩;能够说明电子自旋磁矩为什么远远大于质子自旋磁矩;l l10.5.10.5.能够有效说明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);能够有效说明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);l l10.6.
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