)曹昌祺
曹昌祺，理论物理学家，物理教育家。对量子光学进行了多方面的理论研究，在激子的超辐射和共振荧光以及激子激光方面取得了积极的成果。为发展物理教学经验交流和促进中青年教师的成长做了大量的工作。
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曹昌祺曹昌祺，理论物理学家，物理教育家。对量子光学进行了多方面的理论研究，在激子的超辐射和共振荧光以及激子激光方面取得了积极的成果。为发展物理教学经验交流和促进中青年教师的成长做了大量的工作。
北京大学1932年5月15日 出生于安徽省安庆市。
1949年9月-1952年7月 在北京大学物理系学习（本科）。
1952年9月-1952年7月 在北京大学研究生院学习。
1955年9月-1957年1月 在兰州大学物理系任教。
1957年2月-2000年7月 在北京大学任教。
1983年5月-1996年1月 被选为北京市物理学会理事长。
2000年7月 退休。
曹昌祺，安徽省安庆市人，1932年5月出生于一个知识分子家庭，按祠堂家谱，系曹植后代。祖父为中国第一任台湾巡抚刘铭传的幕友，祖母陈氏为台湾当地人。父亲在12岁时由于祖父去世而返回大陆，后勤工俭学赴法国学习化学，归国后曾在中央大学（现南京大学）、安徽大学、武汉大学等校任教授。曹昌祺小学和初中都是抗日战争时期在四川省辗转就读的。当时生活很艰苦，尤其是初中一年级在国立九中住读时，由于吃不饱，同学们常到农民菜地里偷点瓜豆吃，到了食堂“打牙祭”（吃肉）的日子，全校学生整个上午都兴奋得连课都听不进去。
1946年抗日战争结束后回到安庆，在省立安庆高中就读。高中阶段是一个人的人生观形成的重要时期，并要决定中学毕业后的生活走向。高一时他读了朱光潜的“给青年的十二封信”，不但在情操方面深受影响，也促进了他献身科学、为社会作贡献的志向。1949年夏他和其弟曹昌祐（后来成为导弹专家）冒着未息的战火去上海报考大学，由于崇尚和向往蔡元培先生在北大所倡导的兼容并包、自由争鸣的学术民主精神，他俩都选择进了北京大学物理系。当时大学生的生活也很艰苦，食堂是包伙制，平时难得吃到细粮和肉食。除了节日外，改善伙食主要是在每个月底。这是因为各学生食堂都由学生（基本上是文科）组成膳团，通过竞选和“膳友投票”来承办，每月改选一次。月底改善伙食就是为了争取连任。那时曹昌祺1个月的零用钱只相当于10斤糙米的价钱，因此牙膏都被看作奢侈品，只用牙粉来刷牙。那一代人就是在这种艰苦的环境下奋斗出来的，因此他至今仍习惯于过比较简朴的生活。
1952年夏，国家即将开始第一个五年计划，急需大批建设人才，决定将1949级提前一年毕业。曹昌祺本来是想一心搞学术的，这时也为国家的蓬勃发展所鼓舞，在毕业前加入了青年团，表示愿服从分配到任何岗位上去。当年该系相当大一部分毕业生被分到新建的工科学院当教师，或到地矿部门从事物理探矿工作，少数去了中国科学院（与物理有关的研究所）。曹被留校作研究生（当年暑期刚进行了院系调整，清华的理科并入了北大。北大也从城内迁到原燕京大学校址），导师是黄昆教授。那时中国半导体学科刚在起始阶段，硅和锗等高级材料国内还没有，黄昆教授也刚转到这个方向上来。研究生学制3年（尚未建立学位制），曹的毕业论文是对氧化亚铜整流器的机制进行理论探讨。一般认为该整流器的结构是金属-p结，曹根据他对铜在高温下氧化过程的理论分析，提出该整流器的可能结构是金属-n-p结。
1955年曹昌祺研究生毕业。当年该系的重点任务是支援兰州大学，在应届毕业的4名研究生中，3名（包括曹昌祺在内）分配去兰州大学。在兰大一年半的时间里，曹担任了两门理论物理课（电动力学和热力学统计物理，每门都是一年的课程）的讲授，并指导若干名本科毕业论文，科研方向也转到了理论物理。由于这个原因，1956年5个大学在北大联合办半导体专业时，他未能奉教育部调令回北大。次年二月，由于周光召（当时在北大讲授电动力学）被派去苏联杜布纳核研究所工作，曹才奉教育部调令回北大接电动力学课程，此后一直在北大工作。
1978年高校恢复教师学术职称时，在王竹溪教授和沈克琦系副主任的举荐下，曹昌祺越级晋升为教授。1981年以来多次应邀出国访问和合作研究，先后包括意大利、奥地利、瑞士、德国、瑞典、英国、法国和美国。中国设立博士学位后，于1985 年被教育部评定为博士生导师。1998年从美国国家科学基金会申请到一项国际合作基金，以支持他在1999至2002年期间每年在美国从事4个月的量子光学理论研究。
曹昌祺具有较深厚和广博的理论物理基础，常成为许多人士（包括外单位）来咨询的对象。在教学方面他以概念的清晰阐述和理论的深入分析见长。担任过许多课程的讲授，如电动力学、热力学统计物理、量子力学、积分变换和积分方程、基本粒子理论、量子规范场论、光场和辐射的量子统计理论等，其中后两门是北大物理系首开的新课。在各门课中，以讲授电动力学和后两门研究生课程的时间最长，并编著了有关教材，其中《电动力学》一书被许多高等学校采用，具有广泛影响。
在学校评价方面，他最看重的因素是学风。因为风气对年轻人有很强的感染力，好的风气能激发一个人的主动上进心，终生都会起到好的作用。曹昌祺对学习纪律有他自己的要求。他曾在课堂上公开宣布：“你们若能通过自学达到教学要求，可以不来上课。来了也可以打瞌睡，但不能影响别人听课；在剧场看剧，迟到了还只能在幕间休息时才能坐到座位上去，何况课堂！”在那学习风气较差的年代，为了纠正一些学生经常性的迟到，他在开始讲课时就把教室门从里面扣住，让迟到的学生在外面等到课间休息才能进来，通过这种断然措施终于使课堂秩序得到了整顿。他自己也以身作则，教了一辈子的课只迟到过1次，还是因为自行车在路上漏了气。即使如此，他也向学生道了歉。对于考试评分，他既认真又不死板苛刻，从不因为只少三四分就给人不及格（他认为这是在误差范围内），但实在不够格的都坚决不予及格，不论比例有多大。
对一些比较特殊的学生他也热心地给予帮助。例如1986级的李立新，对理论物理特别有兴趣，常提前自学或选修高年级的理论课程，但对其他某些课程则不重视，到毕业时平均成绩只不过中等偏上。1989年春夏之交时由于发生政治风波，研究生入学考试被取消，李立新毕业后被分配到一家从事技术工作的单位，完全不符合他的志趣与专长。为此，曹昌祺特别将他推荐给北师大的一位教授作研究生，从事广义相对论天体演化方面的研究，工作表现很出色，后赴普林斯顿大学攻读博士学位。曹还为此事致信北大研究生院，对他们在招生方面不如其他院校灵活提出了批评意见。
改革开放后，曹昌祺获得机会出国进行学术交流。从1981 年起，曹昌祺在国外学术机构的邀请和资助下，先后访问了西欧7国，并作为瑞典科学家代表团成员出席了在巴黎举行的第21 届国际高能物理会议。遗憾的是，10年“文化大革命”使他错过了基本粒子理论迅速发展的时期。弱作用与电磁作用的统一理论已在1967-1968年建立，强作用的色动力学理论也于1973年提出。而正在研讨中的强弱电大统一的理论虽然提出了不少模型，但实验检验所需的加速器能量太高，超出了现实的能力。1981年曹昌祺在意大利访问时，萨拉姆教授（弱电统一理论的创立人之一）曾建议他对刚兴起的超对称性进行研究，但他认为该对称性缺乏实验基础，始终没有投入。正当他感到有些迷惘的时候，一门年轻的学科——量子光学引起了他的注意。
量子光学研究的对象是光场的量子相干、统计性质，以及光场与原子或介质相互作用的量子统计过程（后来，量子信息和量子计算也成为它的重要研究内容）。在20世纪70、80年代，理论预言的一些特征性量子光场（如反群聚光场和挤压态光场）先后被观察到。在中国，它是光学几个分支中唯一的缺门。80年代前期国内有少数人开始转到这一方向，另外还有一些从国外回来的留学人员。大家感到有相互交流和向青年学生进行宣传的需要，就借中国光学会激光专业委员会名义于1984年在安徽滁县琅玡山召开了第一次全国性的量子光学讨论会，并约定以后每两年举行一次。会议还决定争取建立自己的学术组织。曹昌祺参加了这次会议，并受托先后与中国光学会和中国物理学会进行联系，最后中国物理学会同意在其属下成立量子光学专业委员会。经过筹备，该委员会于1990年在成都举行的第四届讨论会上得以正式成立，并推举曹昌祺为主任，王育竹、彭堃墀、郭光灿、谭维翰为副主任，郭并兼秘书长，后都经中国物理学会批准。随后该专业委员会积极筹备自己的学术刊物《量子光学学报》。经过努力该学报于1995年出版，由彭堃墀任主编，郭光灿、虞仲博任副主编，曹昌祺为顾问。第二届专业委员会（1994-1998）仍继续推选曹昌祺为主任。1985年后国内的量子光学实验室陆续建立，量子光学队伍也逐渐成长壮大。
曹昌祺在量子光学方面的研究有下列几个方面。由于提倡国际交流，主要论文都发表在国外刊物上。
1.耗散介质中爱因斯坦A系数的修正和谱线的附加宽度
20世纪80年代末，普林斯顿大学Suckwer实验组测出等离子体中的爱因斯坦A系数随着其浓度有很大变化（减少）。这一结果在学术界引起了争议。1991年曹昌祺和曹蕙（其女，当时为Suckwer组的博士生）合作对此作了理论探讨，他们指出：由于等离子体为耗散介质，不能用通常的量子力学来处理。他们用量子朗之万方程计算的结果，在一定条件下A系数可能显著减少，并在浓度进一步增高时又恢复原值。随后他俩与秦克诚合作又进一步研究了介电效应的影响，得出出现极化耦子的条件。另外，曹昌祺和曹蕙还从量子朗之万方程导出，由于光子在耗散介质中有一有限寿命，原子或离子在该介质中的辐射谱线将出现一个附加宽度（这一结果从光子寿命与其能级宽度间的测不准关系来看也容易理解）。
2.光场挤压态和微腔QED（量子电力动学）
这是20世纪80年代后期以来量子光学的主要研究方向之一。挤压态是指这样的光场，在它的一对共轭量中，其中之一的量子涨落被压缩到比相应的真空涨落值还小，而与它共轭的另一量的涨落则挤涨得比相应的真空值大。利用挤压态可以作超高精密的测量，还能极大地提高光载信息的容量。微腔QED是利用微腔的选模和增强耦合强度的特点，来研究强耦合条件下原子与腔场的作用。曹昌祺和他的研究生研究了通过注入原子来挤压腔内已存在的相干光，求出了获得最大挤压的条件。他还求出了规则抽运下的Golubev-Sokolov方程的生成函数的精确解，不仅可精确计算腔场的挤压度还可得出输出场噪音的频谱。
3.激子超辐射、共振荧光和激子激光
这属于半导体物理与量子光学交叉领域，国际上从事这方面研究就不多，在中国则几乎是空白。曹昌祺认为由于半导体技术的高度发展，这一交叉学科可能具有重要的实用前景。曹昌祺与其博士生刘玉玺，以及曹蕙进行了上述课题的理论探讨。激子的超辐射与气体原子的超辐射有不同的特点，已有的理论只计算了其辐射率，曹昌祺等进一步研究了过程的演化和辐射场的量子统计性，得出了不少新的结果。在激子共振荧光的研究中，发现其谱线并不出现拉比振荡的三峰结构，只在计入激子—激子相互作用项后，谱线才可能出现双峰分裂，并可能生成较强的反群聚态光场。他们还得出：激子激光的输出场在考虑了激子—激子相互作用后将出现挤压的效应。
4.原子自发辐射的非马尔可夫修正
通常采用的韦斯科普夫—维格纳理论是马尔可夫近似下的结果，其中的衰减率又采用了爱因斯坦A系数（它只适用于原子尺度比所发光的波长小得多的情况）。当原子序数Z大时，对于内层电子的发光这两个近似都将成问题。非马尔可夫理论处理起来难度较大，过去的一些研究文献中采用傅立叶变换的方法，要作许多近似处理。曹昌祺和曹蕙推导出了原子自发辐射的实际关联谱公式，并和他的研究生们采用20世纪90年代发展起来的随机量子轨迹方法进行了具体计算，发现在Z大时修正是明显的。随着又研究了加上反旋波项后修正结果。鉴于此方法还有相当误差，曹昌祺等又发展了一种新的处理方法，即通过求出关联函数本身再求解有关的微分积分方程，得出较精确的结果，并显示出实际关联函数的面貌。下一步他们还将考虑相对论修正以及磁偶极和电四极跃迁所引起的自发辐射等情况。
5.其他方面
①原子集合的相干态理论是1972年提出来的，只限于二能级原子情况。但许多光学过程要涉及三（或更多）能级原子，曹昌祺与Haake教授合作成功地发展了多能级原子集合的相干态理论，他们还引入原子态的全纯表示，用它可较方便地求出了二能级原子集合与外场作用的精确解。②对原子在球对称的非均匀介质中的多极辐射，曹昌祺等求出了解析解，从而给出了这种情况下爱因斯坦A系数的提高因子。③在介质的极化理论中有两种局域场改正因子，即克劳修斯一莫索提因子和昂萨格因子，分别适用于非极性和极性介质。至于在介质中作自发辐射的原子究竟该用何种因子，文献中有不同取法。曹昌祺和他的研究生以及曹蕙通过经典理论和量子理论两种不同的考虑都得出该因子与昂萨格因子一致。④Haake教授和他的合作者提出一种超辐射激光的理论，得出该激光器不少的新特点：如零阈值（并表现为一级相变），抽运达到一定值时激射又中止，以及输出场为挤压态光场等。考虑到微激光器作为低功耗的元件在集成光电路中的重要性，曹昌祺和他的研究生采用随机量子轨迹方法研究了只含几十个原子的超辐射微激光器。他们的结果表明在微激光器中上述突变都不出现。在某些参数范围，微激光器并表现出不同的特点和趋势。⑤曹蕙发现了一种新的激光机制，相应的器件被称作无序激光器。她还首先做成了微盘量子点激光器，以及成功地采用微腔来提高二次谐波的生成。曹昌祺在这些方面都给予了理论上的协助，还并提出通过无序激光机制来实现X射线激射的建议，并作了某些理论估算。这一问题目前还存在一些难点，需要进一步研究。
曹昌祺已于2000年退休，但目前仍在科研第一线工作，并着手写他的第三本书《辐射和光场的量子统计理论》。量子光学是一门年轻的学科，曹昌祺为它在中国的发展作出了贡献，是中国量子光学学科的奠基人之一。
