專訪｜醫學物理教授吳曉東：量子力學撐起現代醫學　首創跨界歌劇普及科學

（大公文匯全媒體報道）2025年正值量子力學誕生百年，亦是聯合國教科文組織設立的「國際量子科學與技術年」。在這一特殊時刻，大公文匯全媒體記者專訪醫學物理教授、美國佛羅⾥達州邁阿密醫學物理精英協會總裁兼⾸席執⾏官、上海質子重離子中心首任研發部主任吳曉東教授，聽他講述量子力學如何深度融入醫學、催生技術革新，並透過歌劇這一藝術形式，讓抽象的科學理論走進大眾視野。

量子力學是現代醫學技术的核心支撐

量子力學影響着我們生活的方方面面。以醫學領域為例，吳曉東開宗明義地表示，「現代醫學離不開高尖端技術，而這些技術的核心，很多都根植於量子力學。」他進一步解釋道，醫用高端儀器依賴的電腦晶片若無量子物理學便無從誕生，並且，從光子顯微鏡發展到電子顯微鏡，皆是物理原理的具體應用，尤其是電子顯微鏡，正是利用量子力學中的「物質波」概念，實現對微觀世界的高精度觀察。

在癌症治療領域，量子力學的影響更為顛覆性。吳教授指出，癌症醫療的診斷與治療兩大環節，都離不開量子力學的支撐，如核磁共振成像（MRI）依賴原子核自旋的量子概念，正電子發射斷層掃描（PET）則是量子力學反物質理論的直接應用，另外還有可精準摧毀腫瘤的電子加速器、質子加速器和重離子加速器，都以量子力學為基礎。

儘管現代醫學已取得驚人成就，但吳曉東坦言，當前仍面臨關鍵技術挑戰，包括如何進一步提升癌症治療的「精準度」，而量子力學的兩大特殊性質：疊加態與糾纏態有望直接或間接地帶來關鍵性突破。他進一步解釋，疊加態意味着微觀粒子可同時處於多種狀態，糾纏態則讓兩個粒子無論相距多遠，狀態都會即時相互影響。這兩種性質正推動量子技術向醫學領域滲透，其中最具潛力的便是量子影像與量子計算。

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」，他表示，基於單光子技術的新型影像設備，能顯著提升檢測靈敏度，幫助醫生在腫瘤極小的早期階段發現病灶，為精準放療奠定基礎。

香港是量子科普與文化交融的獨特平台

在量子力學誕生百年之際，吳曉東選擇在香港舉辦「量子百年、科技百年」活動，他表示，香港是國際化程度極高的城市，既有歷史沉澱，又能實現技術與文化的高度交融，是傳播量子科學的理想平台，另外，香港在文化傳承與創新上的獨特性，能讓科普活動更具感染力。

本次活動得到了香港城市大學的鼎力支持，受邀參與學術與科普演講的全球頂尖物理學家包括揭示量子力學幾何內涵的Berry教授和諾獎得主Novoselov教授。還透過教育局渠道，向中小學生與大學生推廣量子知識。活動現場將同步開展科普講座、量子領域專業報告，以及量子與哲學、音樂的跨界論壇，形成多維度的科普生態。

跨界首創七幕歌劇 讓量子力學「可聽可感」

為紀念量子力學誕生100周年，出生於音樂世家的吳教授構思並撰寫了一部以量子科學為主題的七幕歌劇「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日在香港進行世界首演。

這一構想源於他個人的經歷，他笑稱「抽象的量子力學和無調性音樂都無法被直覺理解，兩者可相互呼應」。他分享歌劇第二幕「赫爾格蘭的黎明」劇情會以量子力學發展史為主線，有早期經典量子力學的探索，有海森堡1925年在赫爾格蘭島上突破量子理論根基的關鍵時刻等，所有內容均基於真實歷史。

為讓抽象概念具象化，吳教授將原子的四個量子數——主量子數、角量子數、磁量子數和自旋量子數，設計為男高音、男低音、女高音及女低音四個角色，以四重唱呈現，單獨演唱時為無調性，合唱時則轉為有調性。吳教授強調，這部歌劇不僅面向科學愛好者，更希望吸引普通大眾與藝術愛好者，即使不懂量子力學，也能透過音樂感受科學的魅力，反思我們今天享受的燈光、電腦、遠程通訊皆與量子力學息息相關。

談及量子力學的下一個百年，吳教授充滿期待，他希望物理學能在基礎理論上實現新突破，若找到能讓人真正「理解」它的基礎，量子技術的潛力將會無限放大。同時，他亦呼籲更多年輕人關注基礎科學，只要保持對自然的好奇心，哪怕每天花5%或10%的時間思考，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道，視頻攝製：鄔茜）