3.2. 高斯公式與斯托克斯公式

3.2.1.高斯公式與通量和散度【7】

高斯公式的數(shù)學形式如下：

（2）

其中，V對應于閉合曲面S所包圍的體積。

意義：稱作散度，稱作通量。公式的右端可解釋為單位時間內(nèi)離開閉區(qū)域S的流體的總質量。由于我們假定流體是不可壓縮的，且流體是穩(wěn)定的，故當流體離開S時，S內(nèi)部必須有產(chǎn)生流體的“源頭”產(chǎn)生出同樣多的流體來進行補充。因此，高斯公式左端可解釋為分布在S內(nèi)的源頭在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的流體的總質量。

3.2.2.斯托克斯公式與環(huán)流量和旋度【8】

斯托克斯公式的數(shù)學形式如下：

（3）

其中，S是以閉合曲線L為邊界的曲面面積，且L的積分循環(huán)方向與S曲面上面元的法線正方向構成右手系。

意義：稱作旋度，稱作環(huán)流量。斯托克斯公式現(xiàn)在可敘述為：向量場沿有向閉曲線L的環(huán)流量等于向量場的旋度場通過L所張的曲面S的通量，這里L的正向與S的側向應符合右手規(guī)則。

3. 3. 從高斯公式、斯托克斯公式出發(fā)對麥克斯韋方程組的進一步理解

從高斯公式與斯托克斯公式的結合，可得：

（4）

以電場高斯公式為例，可得：

(5)

電位移的高斯定律意義：通過任意封閉曲面的電位移通量等于該封閉面包圍的自由電荷的代數(shù)和。這說明電位移(電通密度)只取決于自由電荷Q而與電介質中束縛電荷無關。根據(jù)（4）式，電通密度D（或稱電位移、電感應強度）的通量必對應環(huán)量，將（5）式代入（4）式，得：

（6）

綜上可得：                                            （7）

定義該向量函數(shù)為電位移極矩;

（8）

（9）

其中為體電荷密度。

3.3.1. 電位移極矩的物理意義：

3.3.1.1.電位移極矩的存在是電子、質子產(chǎn)生能量、質量、電荷的根本原因，或者是電位移極矩是本質，能量、質量、電荷是物質的表象。

3.3.1.2.對電子、質子來說，其內(nèi)部電位移極矩的環(huán)量等于電位移通量，并等于電子、質子電量的絕對值。

3.3.1.3.通俗地說，電荷的存在是因為電子、質子內(nèi)部本質上就是量子化的渦旋電磁場。

3.3.1.4.電荷本質上電位移通量，根據(jù)高斯公式與斯托克斯公式可知，有電位移通量，電子、質子內(nèi)部必對應有環(huán)量，電位移極矩所對應的環(huán)量是本質，與電位移通量對應的電量q是事物的屬性、是表象。

3.3.2.電磁場是物質的一種形態(tài)【9】：

3.3.2.1.電磁學理論表明電磁場具有能量和動量，證明它是與實物一樣的物質的一種存在形態(tài)。場和物質是物質存在的兩種不同形態(tài)。

3.3.2.2.隨著科學技術的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)“場”與“實物”之間的界限日益消失。

3.3.2.3.電磁波的頻率越低，波的特性越顯著，電磁波的頻率越高，物質的“粒子”特性越顯著。γ射線在重原子核附近可產(chǎn)生正負電子對即是這種特性的生動反映。

3.3.2.4. 根據(jù)麥克斯韋方程組可知，交變的磁場產(chǎn)生交變的電場，交變的電場產(chǎn)生交變的磁場，兩者猶如一個硬幣的兩個面，二者又互為因果，相輔相成。電子、質子內(nèi)部的渦旋磁場可用類似渦旋電場的原理加以描述，在此不作深入探討。就渦旋電場與渦旋磁場的關系而言，因為穩(wěn)恒磁場的有旋無源性和靜電場的有源無旋性，所以渦旋磁場比渦放電場更本質，也就是說渦旋磁場是本質，渦旋電場是伴隨渦旋磁場產(chǎn)生的現(xiàn)象。在電磁學中，我們所看到的是電產(chǎn)生磁，但是更深入一層，到物質微觀世界的內(nèi)部，渦旋磁場比渦旋電場更基本，或者說在宇宙、在物質世界的終極層面，磁場比電場更基本。

3.3.3. 電子、質子是特殊的電磁現(xiàn)象并且可用麥克斯韋方程組加以描述、闡釋。γ射線是電磁波，它在重原子核附近可產(chǎn)生正負電子對，說明電子對產(chǎn)生過程這個本質也是一種特殊的電磁作用過程，正、負電子以至正、負質子這樣的客觀事物本質也是一種特殊的電磁現(xiàn)象。既然正、負電子以至正、負質子產(chǎn)生過程是一種特殊的電磁作用現(xiàn)象。那么，正、負電子以至正、負質子這種特殊的電磁現(xiàn)象應當可以用描述電磁作用普遍規(guī)律的麥克斯韋方程組加以描述、闡釋。

3.3.4. 電位移極矩是個向量。從數(shù)學表達式看電場強度E方向不是人們傳統(tǒng)認為的從電子、質子中心發(fā)出，即不是一個徑向向量，而是一個切向向量，因為電子、質子半徑相對于宏觀世界尺度非常之小，所以從宏觀來看，幾乎可以將電場強度E看成是一個徑向向量。

3.3.5. 從外部看通過電子、質子球表面的電位移通量（數(shù)值上等于該封閉面包圍的電子、質子電荷）必對應存在內(nèi)部環(huán)量。電子、質子內(nèi)部環(huán)量是因，電位移能通量是果；或者說內(nèi)部環(huán)量是本質，電位移通量是表象。

3.4. 愛因斯坦認為“物質是由場強很大的空間組成，在這種新物理學中并非既有場又有物質，因為場才是唯一的實在”【10】

顯然，在這里愛因斯坦把場看成是基本的物質實體，粒子只是場在局域空間的凝聚。電位移極矩的存在以及電位移極矩所對應的環(huán)量（即電子、質子內(nèi)部的渦旋閉合電磁場）是愛因斯坦上述思想的最好的注解，如果愛因斯坦當初的思想是一種哲學的思考，本文對電位移極矩的存在以及電位移極矩所對應的環(huán)量的數(shù)學推導則是對上述哲學思想的深化，揭示了愛因斯坦“物質是由場強很大的空間組成，在這種新物理學中并非既有場又有物質，因為場才是唯一的實在”這一哲學思想的數(shù)學原理。

4．電子、質子半徑的新計算公式

4.1.電子、質子半徑的新計算公式

從麥克斯韋方程組出發(fā)，可以得到適用于電磁學中的電磁場能量密度的表達式。假設電子、質子內(nèi)在本質就是攜帶能量的渦旋閉合電磁場，則這個表達式完全適用于描述電子、質子內(nèi)部的渦旋閉合電磁場，電磁學文獻中已從麥克斯韋方程組出發(fā)推導出電磁場能量密度表達式[11]如下：

（10）

公式中：w為構成電子內(nèi)部閉合運動電磁場的能量密度，為介電常數(shù)，電子內(nèi)部取值等于真空介電常數(shù)88.85410-121Ｆ．ｍ，為磁導率，電子內(nèi)部取值等于真空磁導率Ｈ．ｍ，E為電場強度，D為電位移矢量，H為磁場強度，B為磁場感應強度，在線性介質中，Ｄ= ，Ｂ= 

將E與H的比例關系代入上式，可得

 [12]                                                                                      （11）

那么，可以推導出電子的內(nèi)部以電磁場形式存在的總能量即是以能量密度為被積函數(shù)、以ｒ為半徑的球體體積（電子）為積分區(qū)域的重積分運算，得出電子內(nèi)部質能的電磁場積分法表達式為：

                                                                   （12）                             

其中，用W表示電子內(nèi)部質能（一般習慣用E表示能量，因另一些場合習慣用E表示電場強度，為免混淆，本文用W表示能量，E表示電場強度），為穩(wěn)定粒子（如電子、質子）球體體積[13]，為圓周率，ｒ為粒子球體的半徑；

又，電場強度表達式為：

 [14]                                                                                               （13）

其中，表示電荷所對應的電量為此處不是光速，為電量單位庫侖）。

根據(jù)狹義相對論質能公式，電子的質能還可以表達為：

 [15]                                                                                                        （14）

其中，在此處代表光速。

將式（13）代入（12）得：

（15）                                                                           

將式（15）與（14）式聯(lián)立，得

（16）      

由此，得出電子、質子的半徑計算公式為：

                       （公式：DRP-1）