电子与质子之间电场力的四种表达式

引言：

本文是《光子论》的一部分，光子论完全遵循经典物理学原理，是在牛顿经典力学的基础上建立的大一统理论。目前共有九大定律、十几个相关公式，可由10多项实验方案进行验证。

迈克尔逊-莫雷实验只是证明了同一光源在地球表面(水平方向上)发射的光波速率都是相同的，不能随意将其结论延伸，该实验既不能证明以太不存在，也不能证明光速不可变。如果光速是相对光源的，那么当光源的运动状态发生改变时，光速也将随之改变。

带电粒子的电荷量与它的质量成正比，当质量变化时，电荷量也会发生变化(所以带电粒子的荷质比都是固定不变的)。电荷量的变化会导致真空磁导率μ0发生变化，而真空磁导率μ0的变化会导致麦克斯韦推导出的光速值

发生变化，可以间接证明光速是可变的。

假设宇宙在宏观以及微观领域都遵循经典物理学原理，由于真空中的磁铁可以互相吸引或排斥，显然真空中有一种介质可以传递电磁力，本文沿用20世纪之前的名称，将这种介质称为“以太”，并假设以太是一种可以被极大限度压缩的流体。

空气是由互相碰撞的气体分子构成，遵循动量守恒定律，根据相同的原理，以太也应当是由互相碰撞的粒子构成，本文将这种粒子称为光子，也就是说以太是由互相碰撞的光子构成，遵循的也是动量守恒定律。

本文中的“移动速度”是相对以太的速度，“运动速度”是相对观察者或者相对某个参照物的速度。 

设地球表面静止光源发出的光波速率为c，根据光子论的《各向同速定律》：光源向任意方向发射的光波速率都与该光源在以太中的移动速率相同（波速是相对光源的）。可以得出静止光源在以太中的移动速度为光速c，所以地球在以太中的移动速度也为光速c(并不会导致质量无穷大，因为物体质量与它在以太中移动速度的平方成正比)，移动方向大概位于磁南极附近(具体方向需要实验验证) 。当光源以速度v相对地球表面运动时(不考虑地球自转以及公转的影响)，根据速度矢量叠加原理可以得出该光源发出的光波速率

等于c与v的矢量和(

，θ是c与v的夹角，

是光速的变量值，可以大于或者小于等于c)。

本文中的“刚体粒子”是指球形微观粒子，根据之前篇章可知只有荷质比最大的粒子才可能是刚体粒子，目前已知电子的荷质比最大，本文将电子假设为刚体粒子，质子和中子的荷质比小很多，说明它们都不是刚体粒子，都是由一些更小的粒子环绕其共同的质心而构成，这些更小粒子可能都是刚体粒子，也可能还存在更小的层级，但最小层级的粒子一定都是刚体粒子。

两小球以相同的速度在空气中移动时，它们会互相吸引，基于相同的物理学原理，可以推断出星体之间的万有引力应当是由于它们在以太中移动而产生的。两小球以相反的方向在空气中旋转时，它们也会互相吸引；以相同的方向旋转时，它们会互相排斥。而旋转的电子与质子可以互相吸引，说明电子与质子在以太中的旋转方向是相反的，两电子互相排斥是由于它们在以太中旋转方向相同所导致的。当电子周围旋转以太风扫过附近的质子时，由于它们旋转方向相反，根据马格努斯效应即可判断出质子会向电子的方向偏移，质子周围旋转以太风扫过电子时，基于相同的原理电子会向质子的方向偏移，所以它们互相吸引，同理两电子周围旋转以太风互相扫过对方时，根据马格努斯效应可以判断出它们的偏移方向是互相远离的，所以它们互相排斥。由此可知电场力是由于粒子(物体、星体)在以太中旋转而产生的，遵循经典物理学原理，通过宏观的自然现象就可以解释。     

根据流体力学原理，球体在空气中旋转速度越快，其旋转中心的空气密度以及气压就越低，当旋转速度足够快时，其旋转中心可以形成真空。由于构成地球的刚体粒子以光速c在以太中旋转，而且宇宙已经存在很多亿年，说明刚体粒子的旋转中心应当形成了绝对真空(绝对真空是指既没有空气，也没有以太)，在以太中移动时几乎无法撞击到以太，阻力以及阻力系数接近0，所以由刚体粒子构成的物体、星体、星系可以在以太中长期存在。旋转以太风从电子的腰线擦边而过时的斜率等于两电子之间万有引力与电场力的比值，比值越小则阻力以及阻力系数也就越小（假设斜率完全为0，则万有引力将不复存在）。

当刚体粒子在以太中的移动速率发生变化时，显然它就会撞击到以太中的大量光子，从而辐射电磁波，由于电子的质量远大于光子质量，根据动量守恒可以得出电子发出电磁波的速率等于它在以太中的移动速率(波速是相对光源的，移动速率是相对以太的)，由于地球表面静止光源发出的光波速率可以近似为c，所以地球在以太中的移动速度可以近似为光速c（根据电磁波产生的原理可知单个光子无法形成电磁波，如同单个水分子无法形成水波）。 

旋转的粒子周围存在旋转的以太风，旋转以太风的方向就是环形磁场的方向，旋转以太风具有的向心加速度就是粒子的电场加速度。根据电子在磁场中运动时的偏移方向可以判断出电子是逆时针旋转的粒子(视线方向与电子运动方向相同)，质子是顺时针旋转的粒子。

刚体粒子以速度

在以太中移动时，它的旋转速率总是等于移动速率

，且旋转轴总是与移动方向平行。

摘要：

电子与质子之间电场力可以写成多种形式的表达式，包括牛顿第二定律的形式(

，电子半径

米)，安培力的形式(

)，洛伦兹力的形式(

)，库仑力的形式(

)，几种表达式写在一起得出:

正文：

由于刚体粒子周围旋转以太风具有向心加速度，所以当旋转以太风扫过其它粒子时就会对其它粒子产生作用力(电场力)，假设刚体粒子m1与刚体粒子m2都以相同的速度在以太中移动，设它们之间的距离为r，且线段r与它们的移动方向垂直，设m1周围旋转以太风在m2处的线速度为v1，在m2处产生的向心加速度为a1，由向心加速度公式可知a1=v1²/r，根据牛顿第二定律可以得出刚体粒子m1对m2产生的作用力(电场力)F1 = m2*a1 = m2*v1²/r，设m2周围旋转以太风在m1处产生的向心加速度a2=v2²/r，那么m2对m1产生的作用力(电场力)F2= m1*a2= m1*v2²/r，由于力的作用是相互的，可以得出m1与m2之间的电场力F = F1=F2 = m2*a1 = m2*v1²/r = m1*a2= m1*v2²/r。将m1、m2都替换为电子，设电子质量为m，则v1=v2，设v1=v2=v，根据库仑定律可以得出两电子之间电场力F = mv²/r = e²/4πε₀r²，得出v²r= e²/4πε₀m，设两电子在以太中的移动速度为c，则电荷量e与质量m均为常数，所以v²r是定值常数，由于r的最小值等于电子半径

，v的最大值等于c，得出

。当移动速度改变为

，则

，可以得出线速度

,根据该式可以得出电子周围旋转以太风的线速度v与电子的移动速度

成正比，旋转以太风的向心加速度(电场加速度)

，得出电子的电场强度与移动速度的平方成正比，由于点电荷的电荷量与电场强度成正比，所以电子的电荷量与它在以太中移动速度的平方成正比。设电子以速度c移动时的电荷量为e0，当电子移动速度改变为

时，可以得出电子电荷量

，所以两电子之间电场力

(得出电子半径

米)。 

设质子质量为M，以氢原子为例，设氢原子核(质子)周围旋转以太风在核外电子处的线速度为

，设它们的距离为r，由于核外电子的轨道运行方向总是与原子核在以太中的移动方向垂直(下文解释原因)， 所以线段r与氢原子在以太中的移动方向互相垂直，那么质子周围旋转以太风在核外电子处产生的向心加速度

（加速度

的方向指向质子）。由于本文已假设电子是刚体粒子，根据牛顿第二定律以及库仑定律可以得出质子与核外电子之间电场力

。由于质子是由一些粒子互相环绕其共同质心运动而构成的，其中顺旋粒子带正电荷，逆旋粒子带负电荷，设其中顺旋粒子总质量为

，逆旋粒子总质量为

(

)，设核外电子周围旋转以太风在质子处的线速度为

(将质子看作点电荷)，可以得出

，由于质子与电子之间电场力等于两电子之间电场力，而两电子之间电场力

，联立前面式子可以得出

。可以得出

。设核外电子环绕原子核的运行速度为

，由于原子核质量远大于电子质量，所以

以及

都可以近似等于环绕速度

。也就是说质子周围旋转以太风在电子位置的线速度与核外电子环绕质子的运行速度近似相同，所以核外电子在轨道运行方向上的移动速度近似等于0(因为移动速度是相对以太的，而核外电子环绕轨道运行时，以太风也以相同的速度环绕原子核运行，所以相对速度为0)，所以阻力以及阻力系数为0，稳定运行时可以不消耗能量(稳定运行是指物体温度极限接近绝对零度)。 

由于地球表面氢原子在以太中的移动速度可以近似为c，根据毕奥萨伐尔定律，可以得出核外电子在质子(氢原子核)位置产生的磁感应强度B= ecμ0/4πr²*sinθ，且由于质子在磁感应强度为B的磁场中以速度c移动，可以得出核外电子与质子之间的洛伦兹力(电场力)F = ecB = ec* ecμ0/4πr²*sinθ= e²c²μ0/4πr²*sinθ。假设θ不等于90°，则核外电子与质子之间的电场力就会在氢原子的移动方向上存在分量，显然这部分电场力分量会导致θ最终等于90°才能保持氢原子的稳定，由于sin90°=1，所以核外电子与质子之间的电场力F = ecB = e²c²μ0/4πr²。 

也可以将核外电子以及质子看作是以速度c移动的电流元，由于电子与质子的电荷量相同，移动速度相同，所以它们的电流强度相同，设电流强度为I，设它们之间的距离为r，则电子周围旋转以太风在质子位置产生的磁感应强度B= ecμ0/4πr²，那么电子与质子之间的安培力(电场力)F = BIL = B(e/t)L=B[e/(L/c)]L=ecB= e²c²μ0/4πr²，结合库仑定律可以得出F = e²c²μ0/4πr²= e²/4πε₀r²，但是当氢原子在以太中的移动速度为

时，磁感应强度

，电场力

，得出

，所以麦克斯韦推导出的

值是变量

，会随着带电粒子在以太中移动速度的变化而变化，从而间接证明光速是可变的。由于

本质上是无单位常数，且

，所以μ0本质上的量纲是秒²/米²。 由于

，且B与移动速度

成正比，所以eμ0的值不会因为移动速度的变化而变化，始终为常数。真空磁导率μ0是根据两根平行通电导线之间的安培力来定义的，当通电导线在以太中的移动速度为c时，设真空磁导率为

，则

，由于

，可以得出

。

综合以上几种推导方式，电子与质子之间电场力可以写成多种形式的表达式，包括牛顿第二定律的形式(

)，安培力的形式(

)，洛伦兹力的形式(

)，库仑力的形式(

)，也就是说这几种力可以是同一种力，都可以是电场力，将它们统一写在一起: 

可以得出磁感应强度

，可以看出当粒子移动速度

保持不变时，粒子周围环形磁场的磁感应强度

与环形磁场的向心加速度(电场加速度)成正比，但是物理学界对磁感应强度的定义出现了混乱，电流元周围环形磁场的磁感应强度

与平直磁场的磁感应强度

是两个不同的物理量，电子以速度v垂直进入平直磁场时受到的磁场力

(这里的磁场力本质上其实是马格努斯力)，可以得出该平直磁场的磁感应强度

，由于旋转小球在空气中运动所产生的偏向力(马格努斯力)与小球旋转速度成正比(旋转轴与运动方向垂直)，可以得出平直以太风的磁感应强度

与以太风的速度成正比（具体请阅读《磁感应强度的本质原理》），而电流元周围磁感应强度

的大小与旋转以太风线速度

的函数关系却较为复杂(

)，

计算的是磁场力，而

计算的是电流元之间的电场力，两种磁感应强度虽然量纲相同，但它们是两个不同的物理量。