（大公文匯全媒體報(bào)道）2025年正值量子力學(xué)誕生百年，亦是聯(lián)合國教科文組織設(shè)立的「國際量子科學(xué)與技術(shù)年」。在這一特殊時(shí)刻，大公文匯全媒體記者專訪醫(yī)學(xué)物理教授、美國佛羅?達(dá)州邁阿密醫(yī)學(xué)物理精英協(xié)會(huì)總裁兼?席執(zhí)?官、上海質(zhì)子重離子中心首任研發(fā)部主任吳曉東教授，聽他講述量子力學(xué)如何深度融入醫(yī)學(xué)、催生技術(shù)革新，並透過歌劇這一藝術(shù)形式，讓抽象的科學(xué)理論走進(jìn)大眾視野。

量子力學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的核心支撐

量子力學(xué)影響著我們生活的方方面面。以醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?yàn)槔?，吳曉東開宗明義地表示，「現(xiàn)代醫(yī)學(xué)離不開高尖端技術(shù)，而這些技術(shù)的核心，很多都根植於量子力學(xué)?！顾M(jìn)一步解釋道，醫(yī)用高端儀器依賴的電腦晶片若無量子物理學(xué)便無從誕生，並且，從光子顯微鏡發(fā)展到電子顯微鏡，皆是物理原理的具體應(yīng)用，尤其是電子顯微鏡，正是利用量子力學(xué)中的「物質(zhì)波」概念，實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀世界的高精度觀察。

在癌癥治療領(lǐng)域，量子力學(xué)的影響更為顛覆性。吳教授指出，癌癥醫(yī)療的診斷與治療兩大環(huán)節(jié)，都離不開量子力學(xué)的支撐，如核磁共振成像（MRI）依賴原子核自旋的量子概念，正電子發(fā)射斷層掃描（PET）則是量子力學(xué)反物質(zhì)理論的直接應(yīng)用，另外還有可精準(zhǔn)摧毀腫瘤的電子加速器、質(zhì)子加速器和重離子加速器，都以量子力學(xué)為基礎(chǔ)。

儘管現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已取得驚人成就，但吳曉東坦言，當(dāng)前仍面臨關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，包括如何進(jìn)一步提升癌癥治療的「精準(zhǔn)度」，而量子力學(xué)的兩大特殊性質(zhì)：疊加態(tài)與糾纏態(tài)有望直接或間接地帶來關(guān)鍵性突破。他進(jìn)一步解釋，疊加態(tài)意味著微觀粒子可同時(shí)處於多種狀態(tài)，糾纏態(tài)則讓兩個(gè)粒子無論相距多遠(yuǎn)，狀態(tài)都會(huì)即時(shí)相互影響。這兩種性質(zhì)正推動(dòng)量子技術(shù)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域滲透，其中最具潛力的便是量子影像與量子計(jì)算。

吳教授亦指出，近期最值得期待的突破將包括「新一代CT，PET與MRI技術(shù)」，他表示，基於單光子技術(shù)的新型影像設(shè)備，能顯著提升檢測(cè)靈敏度，幫助醫(yī)生在腫瘤極小的早期階段發(fā)現(xiàn)病灶，為精準(zhǔn)放療奠定基礎(chǔ)。

香港是量子科普與文化交融的獨(dú)特平臺(tái)

在量子力學(xué)誕生百年之際，吳曉東選擇在香港舉辦「量子百年、科技百年」活動(dòng)，他表示，香港是國際化程度極高的城市，既有歷史沉澱，又能實(shí)現(xiàn)技術(shù)與文化的高度交融，是傳播量子科學(xué)的理想平臺(tái)，另外，香港在文化傳承與創(chuàng)新上的獨(dú)特性，能讓科普活動(dòng)更具感染力。

本次活動(dòng)得到了香港城市大學(xué)的鼎力支持，受邀參與學(xué)術(shù)與科普演講的全球頂尖物理學(xué)家包括揭示量子力學(xué)幾何內(nèi)涵的Berry教授和諾獎(jiǎng)得主Novoselov教授。還透過教育局渠道，向中小學(xué)生與大學(xué)生推廣量子知識(shí)?；顒?dòng)現(xiàn)場(chǎng)將同步開展科普講座、量子領(lǐng)域?qū)I(yè)報(bào)告，以及量子與哲學(xué)、音樂的跨界論壇，形成多維度的科普生態(tài)。

跨界首創(chuàng)七幕歌劇 讓量子力學(xué)「可聽可感」

為紀(jì)念量子力學(xué)誕生100周年，出生於音樂世家的吳教授構(gòu)思並撰寫了一部以量子科學(xué)為主題的七幕歌劇「量子奧德賽」劇本，由美國青年作曲家Joshua T Rivero作曲，並邀得香港知名音樂家梁建楓先生擔(dān)綱指揮，其第二幕「赫爾格蘭的黎明」（The Dawn of Helgoland）將於今年11月9日在香港進(jìn)行世界首演。

這一構(gòu)想源於他個(gè)人的經(jīng)歷，他笑稱「抽象的量子力學(xué)和無調(diào)性音樂都無法被直覺理解，兩者可相互呼應(yīng)」。他分享歌劇第二幕「赫爾格蘭的黎明」劇情會(huì)以量子力學(xué)發(fā)展史為主線，有早期經(jīng)典量子力學(xué)的探索，有海森堡1925年在赫爾格蘭島上突破量子理論根基的關(guān)鍵時(shí)刻等，所有內(nèi)容均基於真實(shí)歷史。

為讓抽象概念具象化，吳教授將原子的四個(gè)量子數(shù)——主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù)和自旋量子數(shù)，設(shè)計(jì)為男高音、男低音、女高音及女低音四個(gè)角色，以四重唱呈現(xiàn)，單獨(dú)演唱時(shí)為無調(diào)性，合唱時(shí)則轉(zhuǎn)為有調(diào)性。吳教授強(qiáng)調(diào)，這部歌劇不僅面向科學(xué)愛好者，更希望吸引普通大眾與藝術(shù)愛好者，即使不懂量子力學(xué)，也能透過音樂感受科學(xué)的魅力，反思我們今天享受的燈光、電腦、遠(yuǎn)程通訊皆與量子力學(xué)息息相關(guān)。

談及量子力學(xué)的下一個(gè)百年，吳教授充滿期待，他希望物理學(xué)能在基礎(chǔ)理論上實(shí)現(xiàn)新突破，若找到能讓人真正「理解」它的基礎(chǔ)，量子技術(shù)的潛力將會(huì)無限放大。同時(shí)，他亦呼籲更多年輕人關(guān)注基礎(chǔ)科學(xué)，只要保持對(duì)自然的好奇心，哪怕每天花5%或10%的時(shí)間思考，都可能帶來意想不到的驚喜。

（大公文匯全媒體記者陳子萌報(bào)道，視頻攝製：鄔茜）