传统的光学技术中，常常会受到光波的衍射限制（例如光学显微镜的分辨率）。可以证明，这种衍射限制本质上来源于量子力学中的测不准关系限制。对于给定频率的光子，当它在某个方向上的动量范围给定时，它的分辨率也就定了。事实上，当年量子力学的创始人之一的Heisenberg在给出测不准关系的物理解释时，正式利用光波衍射现象造成的限制来进行举例说明的。

然而，人类的心智总是不甘心停留的，人们终于想到了突破光波衍射极限以提高光学显微镜分别率的办法。

从科学哲学上讲，这就是发挥虚数的实质性作用，在物理概念上从只使用实数推广到使用虚数；从物理上讲，属于从传统中那样使用实光子辐射场推广到使用非辐射的虚光子场（不在光子质壳上的光子都是虚光子），前者就是传统中的光学成像，后者则属于近场成像。产生电磁波的源都可以称为天线。天线产生辐射远场和非辐射近场，前者包括我们通常看到的一束光，它在真空中传播，幅度不会衰减；后者则随空间距离迅速衰减，主要局域于天线附近，属于局域性的电磁波，或者附在材料表面附近的“表面波”。事实上，任何材料表面附近（包括金属表面）都存在这种近场，远看是呈电中性，近看则存在电荷密度涨落。近场有材料内部自己产生的，也有通过外来光波照射材料产生的。

比较常用的近场即是隐失场，它是随空间距离呈指数衰减的。例如截止波导内的电磁波，全内反射时沿材料表面传播的电磁波。后者作为近场是直接了当的，前者作为近场不少专业人士则是模糊的。其实可以利用镜像法证明，截止波导内的隐失场，等价于无穷长平行等间距排列的线天线阵产生的近场，天线间隔在截止波长以内，相邻天线相差为180度。隐失场作为非辐射的近场，按照传统QED中似乎是不可量子化的，但实际上，它包含了电磁相互作用，可以量子化为有等效质量的虚光子——它属于一种元激发和准粒子。

现在来说明一下隐失场如何可以突破衍射极限，实现光子的空间局域的: 对于给定频率ω的光子，光子在某个方向的动量分量K通常小于或等于这个频率ω，根据测不准原理，光子在这个方向上的位置不确定度不小于1/ω（Planck常数置为1），显然频率越高，位置不确定度越小，以这样的光子作为光学显微镜的工作光子时，分辨率将由这个位置不确定度所限制。这就是传统光学显微镜的分辨率极限。然而，如果把隐失近场作为光学显微镜的工作光子，隐失近场的光子某方向上的动量分量K可以大于光子频率ω，使得光子在这个方向上的位置不确定度可以小于1/ω：1/K <1/ω，从而可以成百上千倍地提高分辨率。近场光学显微镜比电子显微镜的好处在于，前者对被观察物理不产生损害，而且对被观察对象没有要求，而电子显微镜要求被观察物理物体具有导电性，还要求高真空等等。

1/K <1/ω意味着光子的整个波数矢量（或动量矢量）的长度（等于ω）小于波数矢量某个分量K的长度。这怎么可能？难道整体比部分还小吗？是的，因为我们还有虚数，只要其他动量分量为虚数，被考察的动量分量幅度，就可以比整个动量矢量的幅度还大。正因为其他动量分量从实数变为虚数，原来的波动因子变为衰减因子，使得隐失波随距离成指数衰减。

从原则上讲，整个凝聚态物理都包含在QED之中。但是尽管如此，QED代替不了凝聚态物理。凝聚态物理有自己独立的描述语言和理论体系，还有自己独立的科学新发现，如分数霍尔现象。整个生物学也逃不出QED，但是生物学里每年照样有激动人心的新科学发现。诺贝尔生物学奖不等于诺贝尔物理学奖。同样道理，应用科学尽管逃不出理论物理，但是应用科学也有自己的一片天地。

星空浩淼兄，你能不能给讲讲用负折射率透镜来突破衍射极限？

比如下面这个链接报道的两个实验：http://physicsweb.org/articles/news/11/3/17/1
还有最早提出这个想法的论文：
http://prola.aps.org/abstract/PRL/v85/i18/p3966_1

yinzhangqi兄，我对负折射材料物理目前还没有来得及熟悉，尽管有兴趣，至今仍然是外行。只知道几十年前有人（前苏联？）在不起眼的杂志上发表了这个想法，一直处于无人理睬状态，直到最近几年，由于有人在实验上实现了它，才突然火起来。有价值的科学研究，就有这种长期处于埋没、没被人重视的可能。

我觉得很可能是因为2000年有人提出用负折射率材料实现完美的透镜，且给了一个初步的方案后，才促使实验学家开展这个方面的研究。于是2001年去得了突破，在实验上做出了负折射率材料。

前两天新闻说美两个研究组用渐失场实现了100纳米级的生物分子成像，就是说的这个吧？

对，最近新闻报道的那个就是用负折射率材料实现100nm一下的透镜分辨率的。

like妹妹说的是，这些都属于近场成像
至于如何利用左手性材料技术实现近场成像，我就不大清楚