在基礎物理學範疇中，「質量定律」（Mass Law）明確指出牆體越厚重，房間的隔音表現越佳。然而，這項傳統規律往往讓工程設計陷入兩難境地，設計師往往需要在阻隔噪音的笨重屏障與維持室內空氣流通的通風口之間作出取捨。即使以往有工程師嘗試運用薄型聲學超材料（Acoustic Metamaterials），針對特定噪音頻段進行調諧以期衝破限制，但只要聲波頻率稍有偏差，隔音效果便會顯著削弱。
聲學巴爾丁求和規則概念示意圖以及量子與聲學散射模式的比較。
針對這項長年存在的工程瓶頸，由香港大學工程學院機械工程系方絢萊教授帶領的科研團隊取得突破性進展。團隊創新地將量子場論中的基本規律引入宏觀聲學研究，成功構建出實現最優聲散射的通用數學模型架構，為研發兼顧良好通風與超寬頻降噪特性的系統開創全新方向。相關研究成果已於國際學術期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）刊登，論文題為《實現最優因果散射的量子巴爾丁求和規則聲學類比》（"Acoustic Analogy of Quantum Baldin Sum Rule for Optimal Causal Scattering"）。研究團隊成員還包括第一作者屈思超博士，以及於子雄博士、董爾謙博士與楊旻博士。
為打破傳統經典力學的固有框架，港大科研團隊轉向微觀量子物理領域尋找解題思路。團隊借鑒了原本用於描述原子核電極化率、磁極化率與其光吸收關聯的著名物理定理「巴爾丁求和規則」（Baldin-sum-rule），並將其原理重構至聲學領域。論文第一作者屈思超博士指出：「我們發現，消波截面（Extinction cross section）的積分在根本上受制於散射體的靜態有效質量和剛度。我們無法在所有頻率上都做到完美阻擋消音，但可以對這個有限的『散射預算』進行最優重分配，從而顯著拓展範圍。」
單極子與偶極子聲學超材料樣機，以及證明其符合求和規則的數值模擬證據。
依據團隊最新推導出的「聲學巴爾丁求和規則」，研究人員計算出實現異常寬頻傳輸損失（Transmission loss）的最佳結構參數，並據此研發出一款「法諾共振器」（Fano resonator）。該結構屬於將單一離散共振與連續背景相融合的最簡物理系統。後續的風道實測數據顯示，與傳統採用的吸音泡棉襯墊及亥姆霍茲共振器（Helmholtz resonators）相比，這種極致精簡的設計具備更為出色的寬頻消音表現。
此項研究具有廣泛的實際應用價值。方絢萊教授表示：「研究的後續發展方向可以改善大眾的生活質素，例如在室內可享寧靜環境的同時，外界的交通噪音已被大幅降低；醫院深切治療部內不再充斥呼吸機持續不斷的轟鳴聲；飛機客艙內乘客交談時亦無需提高聲量。令人出乎意料的是，我們的法諾結構異常簡潔，它代表着實現因果最優散射所需的最小物理元件組合。」團隊補充指，這套通用法則為開發新一代通風消音裝備奠定了具體可行的技術藍圖，確保在維持氣流暢通無阻的同時，依然能高效隔絕環境噪音。
管路中法諾共振器的實驗裝置及其最佳傳輸損失性能表現。
領導這項研究的方絢萊教授，其團隊長期專注於亞波長尺度的波動物理學前沿探索，核心研究範疇涵蓋新型波功能材料與器件的先進製造設計理論，並持續推進相關成果在能源轉換、通訊架構以及生物醫學成像等多領域的實際應用。方教授目前已累積申請超過 16 項專利，涉及納米與微米級製造工藝、增材製造以及成像技術等範疇，相關科研成果亦已成功轉化並應用至歐司朗、巴斯夫、日產汽車等知名企業及多家初創科技公司。
