质子内部：光子能量激发与光子轨道

在讨论玻尔模型中电子的基态轨道时，我们强调过，当电子处于基态时，其轨道周长与电子的物质波波长相等。

换一种描述方法，就是当电子绕氢原子核旋转一周时，电子中的动能刚好与以太海中被激发出的能量完成了一个周期的相互作用。^[7]

也就是说，支撑起基态轨道的不是电子，也不是电子中的动能，而是被电子动能所牵引的以太海中的激发能量。

如果在氢原子核外侧被电子激发的以太海具有这样的特性，那氢原子核的内侧呢？换言之，对于一个质子来说，质子的半径从何而来？

还记得第三章我们对粒子结构的讨论吗？我们了解了现代物理学体系内的夸克模型，介绍了“物质以太”下的粒子—光子模型，继而发现，粒子—光子模型中的质子—内部光子环形转动模型可以完美匹配粒子的半径与质量，这意味着质子的真实结构有可能正是由四个光子环形转动而形成的空间结构。

在玻尔模型中，我们认为是电子激发出的以太海波动支撑起电子的基态轨道，每个轨道可以容纳两个让以太海产生反相位波动的电子。基态轨道的周长正好是电子的动能激发以太海能量作用一个周期时间内电子前行的距离。

而在质子内部，光子同样会从以太海中激发出能量，且光子与这份能量依然会相互结合。如果质子外壳能够起到反射光子的作用，我们就可以得到与电子轨道类似的光子轨道，每个光子轨道内同样可以容纳两个让以太海产生反相位波动的光子。而质子的周长，也正是这四个光子各自激发以太海能量作用一个周期时间内光子的前行距离。

这两者的模型完全一致，都可以用宏观物理的模型来描述，也都与实验测量的结果吻合。

在质子—内部光子环形转动模型中，我们说质子可以等价于四个光子的环形转动，至此，更准确的说法是：质子可看作两个光子轨道的垂直叠加，其中每一个光子轨道内可以容纳两个让以太海产生反相位波动的光子，四个光子的环形旋转支撑起质子的空间形态。

或许读者已经发现，普朗克常数、物质波、玻尔模型的基态轨道、几种主量子数，甚至质子的结构，都可以借由以太假说得到统一解释。如果光子与粒子都会与空间中的以太海发生作用，那微观与宏观的认知壁垒不再那么分明。

其实，壁垒的出现，始于人们将经典物理学体系下的以太概念舍去，始于无法用宏观思维解释的物质模型波粒二象性的建立，始于人们将以太海的波动性归入粒子的特性。

量子力学正是建立在以上认知上，而后在量子力学的地基上盖起了量子场论与粒子标准模型的摩天大厦，它们也传习了同样的物质认知，造成宏观物理与微观物理的分离，最终导致整个体系具有难于理解与反直觉的特性。

当我们重拾并更迭以太的概念，引入“物质以太”的相关假设，高速下的相对论物理、宏观的经典物理、微观下的量子物理这三者并非泾渭分明，相对论与量子力学之间也不再存在任何隔阂，所有细节都能相互得到印证。而在以往充满随机性的微观物理世界，似乎也可能由决定论进行诠释。

在这个新的体系中，光子环形态的质子结构至关重要，虽然这仅是本书中提出的一个观点，但它的确可以被论证。一方面它得到实验物理的支持，最新测量的质子质量、半径都与这个新模型契合，另一方面，这个结构可以解释太多内容。在前文讨论相对论效应时，我们发现粒子—光子模型可以突破牛顿物理与相对论物理之间的壁垒。在这一章，我们看到玻尔模型中电子轨道的构成机制完全可以解释质子的光子结构。后续章节我们还要用它来解释万有引力与惯性，以及电磁力。

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比如在粒子—光子模型中，当质子内四个光子的能量确定以后，其波长也就确定了，质子的周长与半径随之确定。

然而还有下面的问题：

是什么决定了质子内每一个光子能量的大小呢？

另外，是什么让质子内的光子被反射呢？

接下来，让我们一起进入一个重要的板块——电荷。

【注释】

[1]黑体：一个理想化了的物体，它能够吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射。

[2]在经典物理学中人们在意物理理论的合理性，现代物理学则更注重应用——数据来自实验，理论研究可以往后放一放。这一特征在量子力学发展史上尤为明显，在这个领域存在大量说不清物理含义的有效公式，或者经验公式。

[3]有时也用f来表示光波的频率。

[4]如果假设粒子的全部能量都会与以太海发生反应，经过必要的计算推导会得出这样一个结论：物质波的波速会达到c2/v，这是一个超过光速的速度，并不具备物理意义。

[5]认为电子并不如行星那样沿着明确的线路移动，而是随机出现在空间中可能的位置。当然，这只是量子力学给出的一个诠释。

[6]有兴趣的读者可自行计算，所需公式及数据包括氢原子基态轨道半径、电子在基态轨道上的动量、普朗克常数，以及物质波波长公式。

[7]考虑到电子的自旋，一个轨道内可以容纳两个自旋相反的电子，我们还是可以沿用原有的物质波公式。