5.2　波动光学与量子光学：为什么有两种？

光既是由光子组成的粒子流，又是电磁波，于是在光学领域就出现了两种光学分支：经典的电磁波理论（波动光学）与量子光学。

目前，大部分的光学现象可以很好地用经典的麦克斯韦电磁波理论进行解释，而无须量子的观点。

物理学家们已经开始研究亚波长尺度的金属特殊结构内的光学现象。但是，无论将金属的特殊结构尺度做得多么小，使其远远小于光的波长甚至处于纳米量级，其光场的特性都可以用经典的麦克斯韦方程组正确并且完整地描述，而无须借助量子光学。在小尺度上电磁波理论也能胜任，这又是令人困惑的。

然而，还有一小部分光学现象是电磁波理论解释不了的，比如激光理论中涉及光子的发射与吸收的一些实验现象。这些实验现象就要用光子理论来解释，从而发展出一个新的光学分支——量子光学。

对于一些光学现象，人们理所当然地使用经典电磁波理论来处理，而对于另一些光学现象，人们又心安理得地用量子光学来处理。两种理论互不干涉，各用各的，可是，它们的研究对象却是同一种东西——光。

既然都是光学，为什么波动光学和量子光学无法形成一套统一的理论呢？如何系统地研究波动光学和量子光学的对应关系呢？

现状是，如果你需要把光看成波，那它就是波；你需要把光看成粒子，那它就是粒子。这难道不让人困惑吗？