在加拿大访学的郭光灿

郭光灿在多伦多大学学习期间，感觉自己的眼界一下被打开了。

郭光灿选择量子光学这一领域来攻关，原本是想要揭开这一学科神秘面纱的一角以窥探一番，谁成想这里面早就有了一片完整成型的世界，而且精彩绚丽，别有洞天。郭光灿这才意识到，国外对于量子光学的研究从20世纪60年代就已开始，其时至少已有整整二十年的时光。换句话说，国内的相关研究已经落后了整整二十年。

在这里我们要简单介绍一下量子光学——

量子光学是应用辐射的量子理论研究光辐射的产生、相干统计性质、传输、检测以及光与物质相互作用中的基础物理问题的一门学科。量子光学与激光科学发展息息相关，事实上量子光学一词就是在激光出现之后才被提出的。

量子光学的最初起源，可以一直追溯到爱因斯坦时代。爱因斯坦在研究黑体辐射时曾提出受激辐射、受激吸收与自发辐射等概念，而受激辐射概念的提出最终导致了激光器的发明以及激光理论的诞生。不过大约有半个世纪的时间，光的量子理论尚未形成完整理论体系。直到20世纪60年代之后，量子光学才开始逐步理论化和系统化。

让我们来回顾一下量子光学从诞生问世到逐渐发展壮大的历史——

1960年，就在郭光灿即将考入中科大之前，激光第一次出现在我们这颗星球上。

1963年，美国科学家、哈佛大学物理学教授、量子光学的创立者罗伊·格劳伯（Roy J. Glauber，1925—2018）提出了光的量子相干理论。就在同一年，量子光学模型JCM问世，这一模型的建立标志着量子光学的正式诞生。

——值得一提的是，2005年罗伊·格劳伯因“对光学相干的量子理论”的贡献与美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希—马克西米利安大学的特奥多尔·亨施共同分享了当年的诺贝尔物理学奖。

1964年，爱尔兰物理学家约翰·斯图尔特·贝尔提出了后来以他名字命名的“贝尔不等式”，对两个分隔粒子同时被测量时其结果的可能关联程度建立了一个严格限制，而这再一次激起人们对量子纠缠的强烈关注。

1965年，国外做出了热光和激光的光子数分布实验。

1970年，压缩态的概念被提出。

1975年，激光冷却原子的概念被提出。

1976年，国外做出了反群聚实验。

1980年，量子计算的概念被提出。

但是上述所有这些，郭光灿在出国之前，几乎一无所知。

事实上在国外，量子光学理论的体系已经相当完整，很多基础理论研究都已经完成，相比之下国内的研究十分滞后，其时中国的量子光学研究可谓刚刚起步，颇有点井底之蛙的感觉。举一个简单的例子，1983年郭光灿在参加国际量子光学会议时，突然听到有学者介绍“光场压缩态”，而这个名词他以前连听都没有听说过。而在回去的路上，一起参会的中国留学生吴令安就在琢磨这个squeezed state，觉得可以翻译成“压缩态”。

所以在这两年的时间里，郭光灿的主要任务就是学习、阅读、分析，以及收集各种各样的资料，同时感受国外同行的研究氛围。不过说实话，那段时间郭光灿基本上等于自学，因为那位搞理论的导师，实际上也是搞经典电磁场研究的，对于量子光学不甚了解，所以每过几个星期的时间，郭光灿就要向导师进行汇报，也就是说他反过来要给导师和同学“讲课”。开始的时候，郭光灿的学习状态可谓夜以继日废寝忘食——白天，他与那些研究生一起去听诸如量子场论这类理论物理基础课；晚上，他一个人在灯下伏案刻苦攻读到深夜两点。郭光灿要学习的东西非常多，毕竟有着长达二十年的漫长征程需要追赶。

郭光灿非常喜欢多伦多大学的图书馆，因为这座图书馆的馆藏图书与资料都非常丰富，远非当年的中科大图书馆可比，所以郭光灿几乎天天都泡在这里。同时郭光灿每天晚上都会去复印资料，积累了大量有关量子光学的资料——反正复印资料全免费不要钱。等到回国的时候，他居然积攒下整整一大箱复印资料，全部带了回来。

在访学交流期间，郭光灿也从事了一项相对完整的理论工作——光泵浦三能级激光器的全量子理论，而且发表了相关论文Full quantum theory of optically pumped three-level laser。

1983年8月，郭光灿出席了在美国罗彻斯特大学召开的第五届国际量子光学会议。

这次前来参加第五届量子光学会议的中国大陆的学者和学生共有八名，包括郭光灿、彭堃墀谢常德夫妇、于良（山东海洋学院，现中国海洋大学）、陆启生（国防科技大学）五名访问学者和吴令安、肖敏等三名研究生，这些中国同胞大部分是在这次会上才初次相识。

当时中国人想要参加国际会议不是十分容易。郭光灿访学是教育部出钱，但就留学和访学安排中国与加拿大之间有一个协议，其中一项就是导师有义务“送”一次国际会议。于是郭光灿三个月之前就向美国大使馆提出申请，但却被拖了很久，直到开会前两周，美国大使馆才在郭光灿导师道克·梅的电话催促下为郭光灿办理了赴美签证，郭光灿这才得以在回国之前参加了这次重要会议。

其他的中国参会者也是各显神通。当时尚在美国得克萨斯大学奥斯汀分校读书的吴令安是自己开车前来参加会议的。吴令安的导师给了她400美元，于是她开着她的二手车，从得克萨斯州的奥斯汀到纽约州的罗彻斯特，全程超过2600千米。

吴令安的经历也颇具特色。吴令安的父亲是著名红学家、词学家吴世昌，20世纪40年代末应邀到牛津大学任教，所以吴令安是在英国长大。吴令安18岁时随父回国准备高考，但有人告诉她你中文近乎“文盲”语文成绩肯定很差，于是吴令安还是在英国参加了高考，并以此成绩转入北京大学物理系。1972年吴令安作为外语人才进入中科院物理所，翻译过许多英文科技资料，还承担过数百场外国专家学术报告的口译甚至同声传译工作。1981年已经37岁的吴令安前往得克萨斯大学奥斯汀分校攻读博士学位，并开始致力于量子光学研究。1987年博士毕业后，吴令安回到中科院物理所，继续从事量子光学方面的研究。

在这八个人中，有一位学生特别值得一提，那就是正在罗彻斯特大学攻读博士学位的邓质方。

邓质方是邓小平最小的儿子，曾就读于北京大学物理系，20世纪80年代初赴美留学，获纽约州罗彻斯特大学量子物理学博士学位。

会议当晚，邓质方把大家请到他的家里。邓质方与郭光灿他们一边吃西瓜和冰激凌，一边聚在一起聊天。在座的都是年轻人，充满活力，朝气蓬勃，血气方刚，满怀激情，谈及国内落后的科研现状，都有一种强烈的使命感和责任感。而在大会上目睹了国际量子光学研究的盛况之后，联想到国内量子光学研究的冷清和无人关注与重视，深感差距太大，反差也太大。他们决心在回国之后，一定要共同推进中国量子光学学科的发展。是夜，几个人一直恳谈到深夜2:00，大家相约，谁先回去谁就组织队伍，挑起量子光学这一摊。这恐怕是这次会后他们心中最大的共同愿望。

不到两个月，郭光灿成为这群人里第一个回国的人。

（本文摘自《郭光灿传》，星河著，科学出版社2021年7月出版，定价：98元，有删节）