摘要：本文從γ射線在重原子核附近可產生正負電子對這一物理現象出發，分析了電子經典半徑的由來及其存在的問題，提出電子與質子內部本質上就是量子化渦旋閉合電磁場的觀點。再由麥克斯韋方程組導出的電磁場能量密度公式以及愛因斯坦的質能公式、電磁學中的電磁強度公式三個公式結合推導出粒子能量來源公式、粒子質量來源公式、粒子電荷來源公式和粒子質量半徑關系常數及電子、質子半徑公式等系列新公式并說明其物理意義。據此對現有一些疑難物理現象作出新的解釋，并根據系列新的計算公式，計算出描述電子、質子有關物理特征的系列新參數，從全新的角度統一地解釋物質的微觀世界和宏觀世界，并初步分析了可能由此對物理學帶來的影響。
關鍵詞：量子化渦旋閉合電磁場 粒子能量來源公式 粒子質量來源公式 粒子電荷來源公式 粒子質量半徑關系常數 黑洞物理 宇宙物理
中圖分類號：O41，O57 文獻標志碼：A
1.引言
1.1.電子對的產生與湮滅
中國物理學家趙忠堯首先發現了能量大于兩倍電子靜質量能（2m0c2=1.02MeV）的γ射線在重原子核附近可產生正負電子對。[1]
物理教科書上估算的電子經典半徑re≈2.8×10-15 m，[2]質子半徑rｐ ≈1.2×10-15m。[3]質子質量約是電子質量的1836倍，按我們通常理解質子直徑比電子直徑大得多，事實恰恰相反；現有物理框架對此仍然無法作出合理解釋。
1.2.目前電子的經典半徑的由來[4]及其存在的問題
估算電子經典半徑re≈2.8×10-15m基于以下設想：
（1）設想電子是一個半徑為re均勻帶電球；
（2）設想電子靜止質量對應的能量由靜電自能提供。
1.3.存在的主要問題
（1）如果電子電荷是一個半徑為re均勻帶電球，為什么球內的點電荷不會因排斥而分開，那么這個球的內部結構是怎樣的？
（2）為什么電子和質子所攜帶的電量恰好相等、電性相反？這有什么深層次原因？
（3）電荷的本質是什么，電荷從何而來？電子的質量、能量本質是什么，或者說電子是以什么方式表現自己的能量和質量的。
(4) 目前，這種假定電子能量由靜電自能提供的圖景給我們看到的是一幅靜態的電子圖畫，但是，我們所看到宇宙中的一切都在運動，大到星系、日月、星辰，小到分子、原子，連電子都在繞原子核不停運轉。由此可見，電子內部也應當是處于不停運動之中，而不是靜止不變的。
2.電子與質子的本質就是量子化的渦旋閉合電磁場
2.1.光子不可能有無限可分的結構，這樣，由并非無限可分的γ光子對在經過重原子核附近時產生出的正、負電子同樣不可能具有無限可分的結構。否則這一過程就如“幽靈的作用”一樣神秘。物質每分到一個層次，則該層次粒子間必然存在未知的相互作用，隨著粒子分層的深入，未知的力（相互作用）及未知的粒子也會越來越多。我們將永遠不能搞清楚物質相互作用的規律，即會陷入“不可知論”的漩渦。
2.2. 《論微觀局域時空彎曲狀態下閉合弦量子振動形成基本粒子的動力學機制》[5]一文論證電子、質子內在本質就是攜帶能量的渦旋閉合電磁場。其中主要觀點歸納如下：
2.2.1.從電子對的產生與湮滅的過程看，電子內部的本質就是攜帶能量的渦旋閉合電磁場。
2.2.2.電子、質子就是以一定頻率在高速旋轉運動并相互感生激發的渦旋電場和渦旋磁場形成的閉合弦。能量子運動具有“趨膚效應”，就象一個皮球，相對來講里面是真正的“真空”。閉合弦振動的彎曲與閉合是由于高能量密度下空間自然彎曲的必然結果。
2.2.3.γ光子對從電場角度看是兩個旋向相反的渦旋電場。當光子對經過鉛原子核附近時，在鉛原子核（質子組成的帶正電的核子團）的電場作用下，產生相斥、相吸這兩個相反的作用效果，因而相互分離、發生實物化的突變生成為正、負電子對飛離出去。可以看出，正是因為渦旋電場方向的不同，形成的實物粒子有了正、負電荷之分。
2.2.4.電子、質子內部不是靜電場，而是渦旋電磁場。
既然如此，那么可以得出結論：電子、質子內部運動規律、物理參數可以用麥克斯韋方程組、質能公式及其延伸出來的計算公式進行描述。
3．麥克斯韋方程組與斯托克斯公式結合的啟示：電子、質子外部的電位移通量必然對應電子、質子內稟渦旋電磁場的存在
3.1. 麥克斯韋方程組【6】及其意義
3.1.1.麥克斯韋方程組是英國物理學家麥克斯韋在19世紀建立的描述電場與磁場的四個基本方程。方程組的微分形式，通常稱為麥克斯韋方程。 在麥克斯韋方程組中，電場和磁場已經成為一個不可分割的整體。該方程組系統而完整地概括了電磁場的基本規律，并預言了電磁波的存在。
3.1.2.麥克斯韋提出的渦旋電場和位移電流假說的核心思想是：變化的磁場可以激發渦旋電場，變化的電場可以激發渦旋磁場；電場和磁場不是彼此孤立的，它們相互聯系、相互激發組成一個統一的電磁場（也是電磁波的形成原理）。麥克斯韋進一步將電場和磁場的所有規律綜合起來，建立了完整的電磁場理論體系。這個電磁場理論體系的核心就是麥克斯韋方程組。
3.1.3.麥克斯韋方程組（Maxwell's equations），是描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關系的偏微分方程。它由四個方程組成：描述電荷如何產生電場的高斯定律、論述磁單極子不存在的高斯磁定律、描述電流和時變電場怎樣產生磁場的麥克斯韋-安培定律、描述時變磁場如何產生電場的法拉第感應定律。
從麥克斯韋方程組，可以推論出光波是電磁波。麥克斯韋方程組和洛倫茲力方程是經典電磁學的基礎方程。從這些基礎方程的相關理論，發展出現代的電力科技與電子科技。
3.1.4.麥克斯韋方程組在電磁學中的地位，如同牛頓運動定律在力學中的地位一樣。以麥克斯韋方程組為核心的電磁理論，是物理學最引以自豪的成就之一。它所揭示出的電磁相互作用的完美統一，為物理學家樹立了這樣一種信念：物質的各種相互作用在更高層次上應該是統一的。
3.1.5. 麥克斯韋方程組的積分形式：
這是1873年前后，麥克斯韋提出的表述電磁場普遍規律的四個方程。其中：
（1）描述了電場的性質。在一般情況下，電場可以是庫侖電場也可以是變化磁場激發的感應電場，而感應電場是渦旋場，它的電位移線是閉合的，對封閉曲面的通量無貢獻。
（2）描述了磁場的性質。磁場可以由傳導電流激發，也可以由變化電場的位移電流所激發，它們的磁場都是渦旋場，磁感應線都是閉合線，對封閉曲面的通量無貢獻。
（3）描述了變化的磁場激發電場的規律。
（4）描述了變化的電場激發磁場的規律。
變化場與穩恒場的關系：
當時，方程組就還原為靜電場和穩恒磁場的方程：(in matter)在沒有場源的自由空間，
麥克斯韋方程組的積分形式反映了空間某區域的電磁場量(D、E、B、H)和場源(電荷q、電流I)之間的關系。
3.1.6. 麥克斯韋方程組微分形式：在電磁場的實際應用中，經常要知道空間逐點的電磁場量和電荷、電流之間的關系。從數學形式上，就是將麥克斯韋方程組的積分形式化為微分形式。利用矢量分析方法，可得： （1）
注：(1)在不同的慣性參照系中，麥克斯韋方程有同樣的形式。
(2) 應用麥克斯韋方程組解決實際問題，還要考慮介質對電磁場的影響。例如在各向同性介質中，電磁場量與介質特性量有下列關系：
在非均勻介質中，還要考慮電磁場量在界面上的邊值關系。在利用t=0時場量的初值條件，原則上可以求出任一時刻空間任一點的電磁場，即E(x,y,z,t)和B(x,y,z,t)。
3.1.7. 麥克斯韋方程組的主要意義：
3.1.7.1.經典場論是19世紀后期麥克斯韋在總結電磁學三大實驗定律并把它與力學模型進行類比的基礎上創立起來的。但麥克斯韋的主要功績恰恰是他能夠跳出經典力學框架的束縛：在物理上以"場"而不是以"力"作為基本的研究對象，在數學上引入了有別于經典數學的矢量偏微分運算符。這兩條是發現電磁波方程的基礎。
3.1.7.2.我們從麥克斯韋方程組的產生,形式,內容和它的歷史過程中可以看到：第一，物理對象是在更深的層次上發展成為新的公理表達方式而被人類所掌握，所以科學的進步不會是在既定的前提下演進的，一種新的具有認識意義的公理體系的建立才是科學理論進步的標志。第二，物理對象與對它的表達方式雖然是不同的東西，但如果不依靠合適的表達方法就無法認識到這個對 象的"存在"。由此，第三，我們正在建立的理論將決定到我們在何種層次的意義上使我們的對象成為物理事實,，這正是現代最前沿的物理學所給我們帶來的困惑。
3.1.7.3.麥克斯韋方程組揭示了電場與磁場相互轉化中產生的對稱性優美，這種優美以現代數學形式得到充分的表達。但是，我們一方面應當承認，恰當的數學形式才能充分展示經驗方法中看不到的整體性(電磁對稱性)，但另一方面，我們也不應當忘記，這種對稱性的優美是以數學形式反映出來的電磁場的統一本質。因此我們應當認識到應在數學的表達方式中"發現"或"看出" 了這種對稱性，而不是從物理數學公式中直接推演出這種本質。
3.1.7.4.靜電場是有源無旋場，穩恒磁場是無源有旋場。非靜電電場是無源的旋度場。當電流流過導體（以金屬為例）時，金屬導體呈現電中性，但由于電感應效應，它兩端可認為非別帶了等量的正負電荷，此時端電荷激發的電場，從正端回到負端，這部分電場就是無源有旋電場。渦旋電場是指（vortex electric field） 變化的磁場在其周圍空間激發的電場，即感生電場。渦旋電場是一種非保守場，其電場線是無始無終的閉合曲線。所以說，電場得依據情況來分別它是否有源。磁場，就目前而言它是無源的旋度場，但是如果找到了磁單極子，那么它激發出來的磁場又是有源的了。一個場的旋度和散度，其實并非場的固有屬性，它不是由這個場的名稱決定，而是由它被激發的原因決定的。
