《新量子光场》绪言

光的本性人们至今未能全知。爱因斯坦于1917年将辐射跃迁分为受激吸收、自发辐射和受激辐射三类，他在1917年写道：我将用余生思考什么是光。时隔34年，他又说：“所有这50年来的沉思都没有使我更接近这个问题的答案：‘光量子是什么？’当然，如今每个家伙认为他知道答案，但他那是在自欺欺人。”

对光的科学探索始于伽利略，他第一个制造了望远镜观测太阳系的行星及其卫星；稍后是费马，他提出光行走的路径最短原理；而后是惠更斯和牛顿争论光是波还是粒子，后来杨氏的双缝实验、马吕斯的光的偏振现象、菲涅尔的衍射理论和麦克斯韦的电动力学支持光的波动说。意外的事情是，对光的研究居然促进了狭义相对论的诞生。迈克尔逊的光行差实验表明地球的旋转不影响光速，使得爱因斯坦抛弃了以太的概念。迈克尔逊热爱光学实验，他说：“如果一个诗人同时也是物理学家的话，他也许能向旁人表达这门学科激起的乐趣、满足，以及近于崇敬的情怀。我承认，这门学科的美学内容对我无论如何也不缺乏吸引力，特别是在研究光的这一领域中，我感受到了它的魅力。”

对光的辐射理论的研究始于克西霍夫，他的理论与玻尔兹曼的熵理论帮助普朗克发现了量子。爱因斯坦从光电效应提出光子的概念，光的波粒二象性促进了德布罗意的物质波理论的诞生。

用量子力学研究原子的光辐射起于玻尔（20世纪初）。狄拉克用量子力学和量子场论的方法深化了爱因斯坦的受激辐射和自发辐射理论，尽管光的波粒二象性促进了光子说的发展，但量子光学真正成为一门学科是由于20世纪60年代诞生了激光，应运而生的有单模光场和两能级原子的Jaynes-Cummings模型，以及相干态与压缩态光场理论，压缩光的非经典性质也促进了量子统计力学的发展。量子光学是以辐射的量子理论来研究光的非经典性质（即不能用经典光学和经典电动力学来解释的性质）、光与原子的相互作用，以及光的产生、传播、检测的学科。

发现光场的新量子态并研究其非经典性质是量子光学的一个重要课题。我们的研究表明，扩散过程和耗散过程会导致新光场的出现，这也是《新量子光场》一书的内容。我们用自己发明的算符排序论来研究扩散过程和耗散，经过适当的算符排列，使之有序化，就显现了可以用特殊函数表达的新光场的密度算符。也就是说，不将其有序化，则不能见其真面目。而此方法之所以有效，是因为有序的排列使得光场的熵取极小，增加了形成新光场的机会。

有序算符内的积分理论是对玻恩的矩阵论、狄拉克的符号法的补充，对解决量子力学的算符排序问题、表象的扩充与变换理论的多样化都有裨益。

我在写作时，谨记古人的教诲：“文章当自出机杼，成一家风骨，不可寄人篱下。”但限于水平，应该借用元好问的诗句：“枯槐聚蚁无多地，秋水鸣蛙自一天”，以告读者。