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物理研究中的无心插柳柳成荫(范洪义作)

已有 1224 次阅读 2022-7-21 22:55 |系统分类:观点评述

物理研究中的无心插柳柳成荫 

 范洪义

物理研究过程中,偶而有无心插柳柳成荫的事情发生。我和合作者居然有过这样的经历。

前不久,从美国访问归来的笪诚博士来访,说量子光学著名专家司嘉里(Marlan Orvil Scully)在一次学术报告中介绍了我和陈俊华在Ann.Phys.上发表的一篇关于求激光演化过程中熵的文章。我很感意外,打电话去问了另一位当时也在美国访问的胡教授,得到了证实,他当时也在场听了这个报告。于是,我上网查查为什么司嘉里对我们的文章感兴趣。

上世纪60-70年代,激光的实验和理论方兴未艾, 下面摘录的是激光领域研究先驱司嘉里的一段回忆。

 “激光的辐射密度矩阵该如何表示?在低于阈值的情况,爱因斯坦已经从热力学角度给出了解释;而高于阈值时是相干的,Glauber(诺贝尔奖得主)也给出了解释。但在Glauber给出解释之前,我们并不清楚。在他著名的关于激光辐射的讲座中,Glauber说道:‘要想构建密度算符,只能通过分析和求解问题,以反推密度算符。’他说在谐振腔的情况下,可推算出公式。‘非线性对于激光场的稳定至关重要。因此在这一问题有进展之前,不太可能从量子力学的角度解释激光的频率带宽及其输出波动。’这是Glauber 1964年讲话中的内容。

当时,Lamb(诺贝尔奖得主)将这一问题抛给了我,幸好我还没看过Glauber的论述,否则我可能会退却。那年整个夏天,我都在思考这个问题,直到Lamb回来后,我们才发现激光辐射的密度矩阵的确可以通过分析激光固有的非线性表示出来。”

从这段话语我看到激光的熵是一个重要的课题,量子光学先驱们早就着手研究了。而我和胡利云只是用自己发明的纠缠态表象和有序算符内的积分技术碰巧解出了激光过程的密度矩阵方程,再与陈俊华导出了激光的熵,可谓是无心插柳柳成荫。我们还导出了多模互作用光场的广义普朗克公式。

由此我体会到一个有意思的物理问题往往经多个人从多个角度来研究,其中一种好的方法无意中可以直达彼岸,而开始发明这方法却不是奔着这个目的去的。

能看懂我们这篇文章的人不多,司嘉里先生八十多岁高龄还能读懂我们的文章,佩服。这才是真正的科学家!




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