如何理解光学定理？

光学定理有很多层次上的含义：光学的光学定理、量子力学的光学定理、量子场论的光学定理。这三条光学定理前两条都是讨论散射振幅和可观测物理量（折射率、积分散射截面）之间的关系。量子力学的光学定理，积分散射截面按理说应该是由散射振幅的复数模平方、积分空间以及一些别的参数共同决定的，但是该定理却告诉我们，只要知道散射振幅的虚部和入射粒子的波矢就可以给出积分散射截面，这是很不得了的事情！明明需要更多的信息才能确定最终结果，但是现在我们可以用更少的信息就能知道答案。而光学的光学定理则更有趣，折射率居然是由散射振幅决定的！这充分说明，相同介质里不同频率的光，其折射率注定是不同的。更重要的是，这条定理给我们带来了新的研究思路：考虑光场和凝聚体之间的散射振幅就能确定折射率，而不需要求解复杂的微分方程！

最后则是量子场论的光学定理，这一定理告诉我们，在高能粒子的散射振幅修正计算中可以通过低圈振幅构造出高圈振幅，这说明了量子场论本身是有很多优越性的。当然，正因为光学定理，非阿贝尔规范场论不得不引入鬼场，国内早期场论书也叫“虚拟场”。这就导致强相互作用是有鬼场项的。鬼场在散射振幅里没有“外腿儿”——费曼图的外线，所以它只有间接效应，没有直接的可观测效应。

理解光学定理需要先深入理解散射振幅，理解散射振幅的可观测性。很明显，无论哪种光学定理，都没有出现“场”这个东西，换句话说，场作为现代物理里“以太”，或许在未来会被彻底驱赶出物理学！