Bármilyen emberi tevékenység mítoszokkal benőtt. A nanotechnológia, a kor legfontosabb tudományos és technológiai projektje, sem kivétel. Sőt, itt a mítoszkészítés a lényegét érinti. A legtöbb ember, még a tudományos közösséghez tartozóak is, meg van győződve arról, hogy a nanotechnológia mindenekelőtt az atomok manipulációja és tárgyak építése atomokból való összeállításával. Ez a fő mítosz.
A tudományos mítoszok kettős. Néhányat a természet ismeretének hiányosságai vagy az információk hiánya generálja. Mások szándékosan, egy meghatározott célra készültek. A nanotechnológia esetében második lehetőségünk van. Ennek a mítosznak és az azt követő következményeknek köszönhetően sikerült felhívni a hatalomban lévők figyelmét, és a beruházások volumenének autokatalitikus növelésével hirtelen felgyorsíthatta a nanotechnológiai projekt elindítását. Lényegében kicsit csalás volt, a legmagasabb szintű játékszabályok szerint elfogadható. A mítosz jótékony szerepet töltött be, mint a folyamat kezdeményezője, és boldogan elfeledkeztek magáról a technológiáról.
De a mítoszoknak elképesztő tulajdonsága van: amikor születnek, elkezdenek élni a saját életüket, miközben demonstrálják a csodálatos életerőt és hosszú élettartamot. Annyira szilárdan gyökerezik az emberek fejében, hogy befolyásolják a valóság felfogását. A valódi nanotechnológiai folyamatok, mind a külföldi, mind a Rusnano projektek, alapvetően ellentmondnak a mítosznak, amely zavart kel a fejükben (a legtöbb ember még mindig nem érti, mi a nanotechnológia), az elutasítást (ezek nem valódi nanotechnológiák!), Sőt a nanotechnológia tagadását is. mint olyan.
A fő mítosz mellett a nanotechnológia története számos kísérő mítust tár fel, amelyek a népesség különféle csoportjait izgatják, másokban megalapozatlan reményt keltenek, másokban pedig pánikot keltenek.
Az alapító apa mítosz
A mítoszok közül a leginkább ártalmatlan Richard Richard Feynman, a kvantummező-elmélet és a részecskefizika szakértőjének a nanotechnológia alapító atyjaként írása. Ez a mítosz 1992-ben alakult ki, amikor Eric Drexler, a nanotechnológia prófétája a szenátus bizottságához fordult az „Új technológiák a fenntartható fejlődésért” tárgyaláson. Drexler az általa kitalált nanotechnológiai projekt végrehajtására hivatkozott a fizikai Nobel-díjas nyilatkozatra, amely a szenátorok szemében megrázkódhatatlan tekintély.
Sajnos Feynman 1988-ban elhunyt, ezért nem tudta sem megerősíteni, sem tagadni ezt a kijelentést. De ha hallja, akkor valószínűleg örömmel nevetett. Nemcsak kiemelkedő fizikus volt, hanem híres vicc is. Nem csoda, hogy önéletrajzi könyvének címe: "Természetesen viccelsz, Feynman úr!" Ugyanezt az ünnepélyes beszédet, amelyet Feynman tartott a Kaliforniai Technológiai Intézetben az Amerikai Fizika Társaság újévi vacsoráján, ennek megfelelően fogadták. A találkozó egyik résztvevőjének, az amerikai fizikus Paul Schlickt emlékei szerint: „A közönség reakcióját általában vidámnak nevezhetjük. A legtöbb úgy gondolta, hogy a beszélő bolondot játszik."
Promóciós videó:
De a szavak: "A fizika alapelvei, amelyeket ismertünk, nem tiltják az" atom atom szerint "tárgyak létrehozását. Az atomok manipulálása meglehetősen valóságos és nem sérti a természetvédelmi törvényeket”- mondták ez tény. A fennmaradó rész a miniatürizációval kapcsolatos spekulációk és futurológiai előrejelzések kísérték. Negyed évszázaddal később néhány Feynman-ötletet Eric Drexler „kreatívan” fejlesztett ki, és a nanotechnológia fő mítoszaihoz vezettek. Ezenkívül gyakran visszatérünk ehhez a beszédhez, hogy visszaemlékezzünk arra, amit Feynman valójában mondott, és ugyanakkor élvezze a nagy tudós megfogalmazásainak világosságát és áttekinthetőségét.
Az elmosódott technológia mítosza
Amikor objektum atomonként állítunk elő, nyilvánvalóan hulladékmentes technológiát alkalmazunk. A "nyilvánvalóan" szót itt használják a legelsődleges értelemben - amikor az emberek, elsősorban a tisztviselők, az atomok manipulálásának folyamatát ábrázoló képeket néznek, nem látnak hulladékot, nem dohányzó csöveket, amelyek szennyezik a légkört, és ipari szennyezéseket, amelyek szennyezik a víztesteket. … Alapértelmezés szerint egyértelmű, hogy egy közel nanométer távolságban lévő, közel súlytalan atom elhúzása apró energiát igényel. Általában véve az ideális technológia a "fenntartható fejlődéshez" - egy olyan koncepció, amely rendkívül népszerű volt a múlt század 90-es éveiben.
Az a kérdés, hogy honnan származnak a gyűjtő atomok, szinte illetlen. Természetesen a raktárból, ahonnan valószínűleg környezetbarát elektromos autók szállítják őket. A lakosság túlnyomó többségének fogalma sincs, honnan származik. Például az anyagok, amelyekből különféle ipari termékek készülnek, amelyeket egyre nagyobb mennyiségben fogyasztunk. E termékek és a vegyipar közötti kapcsolat nem látható. A kémia mint tudomány unalmas és nem nagyon szükséges, és a vegyipart, mint amely természetesen káros a környezetre, be kell zárni.
Többek között a vegyipar, a többség véleménye szerint, a természeti erőforrások ragadozó pazarlása, olajok, gázok, ércek és ásványi anyagok felhasználásával a folyamataikhoz. És az új technológiához, amint a hozzászólói elképzelik, csak atomokra van szükség: a raktár ezen részében aranyatomeket tárolunk, a következőben vas atomokat, majd nátrium atomokat, klóratomokat … Általában a Mendelejev teljes időszakos táblázata. Kényszerünk csalódást okozni ennek az idillikus képnek a szerzőivel: maguk az atomok, a közömbös gázok atomjainak kivételével, csak vákuumban léteznek. Minden más esetben kölcsönhatásba lépnek saját fajtájukkal vagy más atomjaikkal, kémiai kölcsönhatásban a kémiai vegyületek képződésekor. Ez a dolgok jellege, és semmit sem tehetünk érte.
Bármely technológia bizonyos adaptációkat, előállítási eszközöket igényel, amelyek szintén elkerülik az apológusok figyelmét az objektumok atomokból történő összeállítására. Néha éppen ellenkezőleg, vonzzák a figyelmüket, és a magba rázza őket. Az alagút- és erőmikroszkópok valóban gyönyörű eszközök, az emberi elme hatalmának látható bizonyítékai. És általánosságban azok a laboratóriumok, amelyekben az atomok manipulálása a jövő technológiáinak képe Alvin Toffler "Harmadik hullám" szellemében: az úgynevezett tiszta helyiségek légkondicionálóval és speciális légtisztítással, a legkisebb vibrációt kizáró eszközök, speciális ruházatban dolgozó, egyetemi végzettséggel rendelkező üzemeltető zseb.
Mindezt az atomokból is hulladék nélkül gyűjtik? Beleértve az alapokat, falakat és tetőket? Úgy gondoljuk, hogy még ennek a technológiának a legerőteljesebb követői sem merik megválaszolni erre a kérdésre igenlő választ.
Az emberiség valamikor hulladékmentes, környezetbarát technológiákat fog létrehozni, ám ezek más elveken vagy alapvetően eltérő technikákon alapulnak.
A nanomacska mítosza
Valójában kezdetben más technikáról volt szó. Nyilvánvaló az a gondolat, hogy szükség van megfelelő méretű manipulátorra a nanoméret méretezéséhez. Richard Feynman így látta ennek az ötletnek a megvalósítását:
Tegyük fel, hogy készítettem egy tíz manipulátorkar-sorozatot, amelyet négyszeresre csökkentem, és huzalokkal összekapcsoltam az eredeti vezérlőkarokkal, hogy ezek a karok egyidejűleg és pontosan kövessék a mozgásaimat. Ezután újragyártok egy tíz negyedéves méretű karot. Természetesen az első tíz manipulátor 10x10 = 100 manipulátort fog előállítani, viszont 16-szorosával csökken.
Semmi sem akadályozza meg a folyamat folytatását, és annyi apró gép létrehozását, amennyit csak akarunk, mivel ennek a gyártásnak nincs korlátozása a gépek elhelyezésére és azok anyagfogyasztására vonatkozóan … Nyilvánvaló, hogy ez azonnal eltávolítja az anyagköltségek problémáját. Elvileg egymillió azonos miniatűr gyárat szervezhetnénk, ahol az apró gépek folyamatosan fúrnának lyukakat, bélyegzik az alkatrészeket stb."
Ez a megközelítés a miniatűr eszközök létrehozásának ötletének egyértelmű megvalósítása. Ez - bár sok korlátozással - mikro szinten működik, amint ezt az úgynevezett mikroelektromechanikus eszközök is bizonyítják. Ezeket rendszerben használják légzsákok kihelyezésére autóban balesetek esetén, lézer- és tintasugaras nyomtatókban, nyomásérzékelőkben, háztartási klímaberendezésekben és üzemanyagszint-mutatókban gáztartályban, pacemakerekben és játékkonzolok joystickjában. Mikroszkóp alatt rájuk nézve látni fogjuk a számunkra ismert fogaskerekeket és tengelyeket, hengereket és dugattyúkat, rugókat és szelepeket, tükröket és mikroáramköröket.
De a nanoobjektumok tulajdonságai különböznek a makro- és mikroobjektumok tulajdonságaitól. Ha találunk módot a tranzisztorok méretének arányos csökkentésére a mai 45–65 nm-ről 10 nm-re, akkor egyszerűen nem fognak működni, mert az elektronok a szigetelőrétegen áthaladnak. És az összekötő vezetékek vékonyabbá válnak az atomláncon, amely eltérően vezet majd az áramot, mint a hatalmas minták, és a hőmozgás következtében az oldalak szétszóródni kezdenek, vagy fordítva összegyűlnek egy csomóban, elfelejtve az elektromos érintkezés fenntartásának feladatát.
Ugyanez vonatkozik a mechanikai tulajdonságokra. A méret csökkenésével a felület és térfogat aránya növekszik, és minél nagyobb a felület, annál nagyobb a súrlódás. A nanoobjektumok szó szerint ragaszkodnak más nanoobjektumokhoz vagy olyan felületekhez, amelyek számukra kis méretük miatt simanak tűnnek. Ez egy hasznos tulajdonság egy olyan gekkó számára, amely könnyen sétál a függőleges falon, de rendkívül káros minden olyan eszköz számára, amelynek vízszintes felületen kell lovagolnia vagy csúsznia. Annak érdekében, hogy egyszerűen elmozdítsa a helyéről, aránytalan mennyiségű energiát kell költenie.
Másrészt a tehetetlenség kicsi, a mozgás gyorsan megáll. Nano-inga előállítása nem nehéz: a nanométer átmérőjében néhány nanométer aranyrészecskét 1 nm átmérőjű és 100 nm hosszúságú szén nanocsövekhez kell rögzíteni, és akasztani egy szilikonlemezről. De ez az inga, ha a levegőbe forgatja, szinte azonnal leáll, mert még a levegő is jelentős akadályt jelent számára.
A nanoobjektumok, amint mondják, nagy támadással rendelkeznek, és általában könnyű félrevezetni őket. Valószínűleg sokan megfigyelték a Brown-féle mozgást egy mikroszkóppal - egy kis szilárd részecske véletlenszerű eldobását vízben. Albert Einstein 1905-ben magyarázta ennek a jelenségnek az okát: a folyamatos hőmozgásban lévõ vízmolekulák megütik a részecske felületét, és a különbözõ oldalak ütésének kompenzálatlan erõje vezet a részecskék lendületének eléréséhez egyik vagy másik irányba. Ha az 1 mikronos méretű részecske érzékeli a kis molekulák ütközési erőit és megváltoztatja a mozgás irányát, akkor mit mondhatunk egy olyan 10 nm-es részecskéről, amely milliószor kevesebb és amelynek a tömeg és a felület aránya 100-szor kevesebb.
Ennek ellenére a tudományos és a tudományos irodalomban, különösen a sajtóközleményekben, állandóan megtalálhatók a különféle mechanikus alkatrészek, fogaskerekek, villáskulcsok, kerekek, tengelyek és akár sebességváltók nanokópiájának leírása. Feltételezzük, hogy ezeket nanomotorok és más eszközök működő modelljeinek készítésére fogják felhasználni. Ne vegye ezeket a munkákat indokolatlanul komolyan, elítélve, csodálkozva vagy csodálva. "Személy szerint meg vagyok győződve arról, hogy mi fizikusok ezeket a problémákat csak szórakozásból vagy szórakozásból tudnánk megoldani" - mondta Richard Feynman. A fizikusok vicc …
Valójában teljesen tudatában vannak annak a ténynek, hogy a nanomechanikai vagy nanoelektromechanikai eszközök létrehozásához a makro- és mikroanalógoktól eltérő tervezési megközelítéseket kell alkalmazni. És itt egy kezdetben nem kell semmit sem feltalálnia, mert az evolúció milliárd éve alatt a természet olyan sokféle molekuláris gépet hozott létre, hogy tíz év nem elegendő ahhoz, hogy mindannyian megértsük, lemásoljuk, szükségleteinkhez adaptáljuk és megpróbáljunk valamit javítani.
A természetes molekuláris motor leghíresebb példája az úgynevezett bakteriális flagellar motor. Más biológiai gépek izom-összehúzódást, szívverést, tápanyag-szállítást és ionszállítást biztosítanak a sejtmembránon keresztül. A kémiai energiát mechanikus munkássá alakító molekuláris gépek hatékonysága sok esetben megközelíti a 100% -ot. Ugyanakkor rendkívül gazdaságosak, például a sejt energiaforrásainak kevesebb, mint 1% -át költik olyan villamos motorok működtetésére, amelyek biztosítják a baktériumok mozgását.
Úgy tűnik számomra, hogy a leírt biomimetikus (a latin "bios" - élet és "mimetis" - utánzás) megközelítés a nanomechanikai eszközök létrehozásának reálisabb módja, és azon területek egyike, ahol a fizikusok és a biológusok együttműködése a nanotechnológia területén kézzelfogható eredményeket hozhat.
A nanorobot-mítosz
Tegyük fel, hogy papírra vagy számítógépes képernyőre vázlatot készítettünk nanoeszközről. Hogyan lehet összegyűjteni, lehetőleg nem egy példányban? Feynman követésével "apró gépeket hozhat létre, amelyek folyamatosan fúrnak furatokat, bélyegzik az alkatrészeket stb." és miniatűr manipulátorok a késztermék összeszereléséhez. Ezeket a manipulátorokat egy személynek kell irányítania, vagyis valamilyen makroszkopikus berendezéssel kell rendelkeznie, vagy legalább egy személy által adott program szerint kell viselkednie. Ezenkívül meg kell figyelni az egész folyamatot, például egy elektronmikroszkóppal, amelynek makro méretei is vannak.
Egy alternatív ötletet 1986-ban Eric Drexler amerikai mérnök terjesztett elő a futurológiai bestseller "A teremtés gépei" című részében. Miután felnőtt, mint nemzedéke mindenki, Isaac Asimov könyvein felhívta a javaslatot a megfelelő (100-200 nm) méretű mechanikus gépek - nanorobotok - használatára nanokészülékek gyártására. Már nem volt a fúrás és a lyukasztás kérdése, ezeknek a robotoknak közvetlenül az atomokból kellett összeállítaniuk egy eszközt, ezért összeszerelőknek - összeszerelőnek nevezték őket. A megközelítés azonban tisztán mechanikus maradt: az összeszerelőt több tíz nanométer hosszú manipulátorokkal, a manipulátorok mozgatására szolgáló motorral és magával a robotmal, beleértve a korábban említett sebességváltókat és sebességváltókat, valamint egy autonóm áramforrással láttuk el. Kiderült, hogy a nanorobotnak több tízezer részből kell állnia,és minden részlet egy vagy kétszáz atomból áll.
Az atomok és molekulák megjelenítésének problémája valahogy észrevehetetlenül eltűnt, teljesen természetesnek tűnt, hogy a hasonló méretű tárgyakkal működő nanorobot „látja” őket, amikor az ember lát egy szöget és egy kalapácsot, amellyel ezt a szöget a falba veszi.
A nanobot legfontosabb egysége természetesen a fedélzeti számítógép volt, amely az összes mechanizmus működését irányította, meghatározta, hogy melyik atomot vagy melyik molekulát kell elfogni a manipulátornak, és hol helyezze el őket a jövőbeni eszközbe. Ennek a számítógépnek a lineáris mérete nem haladhatja meg a 40-50 nm-t - pontosan ez egy olyan tranzisztor mérete, amelyet korunk ipari technológiája ért el, 25 évvel azután, hogy Drexler "Creation Machines" könyvet írta.
De Drexler a könyvét a jövőre, a távoli jövőre is címezte. A cikk írásakor a tudósok még az egyes atomok manipulálásának alapvetõ lehetõségét sem erősítették meg, nem is beszélve arról, hogy legalább néhány szerkezet felépül ezekbõl. Ez csak négy évvel később történt. Az első alkalommal használt, és ma is használt eszköz - az alagútmikroszkóp - meglehetősen kézzelfogható méretekkel rendelkezik, tíz centiméter minden dimenzióban, és egy személy irányítja egy nagy teljesítményű számítógéppel, milliárd tranzisztorral.
Annak az álom-gondolata, hogy az egyes atomokból anyagokat és eszközöket összerakják a nanorobotok, annyira gyönyörű és csábító volt, hogy ez a felfedezés csak meggyőzővé tette. Kevesebb, mint néhány évvel később, az Egyesült Államok szenátorjai, a tudománytól távol lévő újságírók hittek benne, és benyújtásukkal - a nyilvánosság és meglepően meglepő módon a szerző, aki továbbra is védelmezte azt, még akkor is, ha érthetően elmagyarázta, hogy az ötlet elvileg nem valósítható meg. … Sok érv szól az ilyen mechanikai eszközökkel szemben, csak a legegyszerűbbet idézjük, amelyet Richard Smalley állított be: egy manipulátor, amely egy atomot "elfogott", a kémiai kölcsönhatás következtében örökre összekapcsolódik vele. Smalley Nobel-díjas volt a kémia területén, így kellett volna lennie.
Az ötlet azonban továbbra is a saját életét élte, és a mai napig is fennmaradt, észrevehetően bonyolultabbá vált, és különféle alkalmazásokkal egészítette ki.
Az orvosi nanorobotok mítosza
A legnépszerűbb mítosz az, hogy több millió nanorobot tartalmaz a testünk bejárását, diagnosztizálja a különféle sejtek és szövetek állapotát, javítja a meghibásodásokat nanoskalpellel, boncolja és szétszereli a rákos sejteket, atomok összeállításával felépíti a csontszövetet, nanoscoop segítségével lekaparja a koleszterinplaket és az agyban szelektíven eltörik a kellemetlen emlékekért felelős szinapszis És számoljon be az elvégzett munkáról az alábbi üzenetek továbbításával: „Alex to Eustace. A mitrális szelep károsodása. A törést megszüntették. " Ez utóbbi okoz komoly aggodalmat a közönség szempontjából, mivel ez a magáninformációk nyilvánosságra hozatala - a nanorobot üzenetét nemcsak orvos, hanem kívülállók is fogadhatják és megfejthetik. Ez az aggodalom megerősítihogy minden másban az emberek feltétel nélkül hisznek. Mint a nanorobots-kémeknél, az "intelligens porban", amely behatol a lakásba, figyeljen minket, hallgassa meg beszélgetéseinket és ismét továbbítsa a kapott video- és audió anyagokat nanoantennával rendelkező nano-adó segítségével. Vagy gyilkos nanobotokká, amelyek nanoszervekkel sújtják az embereket és a technológiát, talán akár nukleáris is.
A legcsodálatosabb dolog az, hogy szinte mindent el lehet készíteni (és valamit már elkészült). Invazív diagnosztikai rendszerek, amelyek jelentik a test állapotát, és bizonyos sejteken ható gyógyszerek, valamint olyan rendszerek, amelyek megtisztítják ereinket az atheroscleroticus plakkoktól, a csontok növekedésétől, az emlékek törlésétől, valamint a láthatatlan távoli nyomkövető rendszerektől és az "intelligens portól".
A jelen és a jövő összes ilyen rendszere azonban a méret kivételével nincs és nem lesz semmi köze a Drexler szellemében lévő mechanikus nanorobotokhoz. Ezeket a fizikusok, vegyészek és biológusok, tudósok közösen hozzák létre.
Anyagszintetizáló fizikai módszer mítosza
Előadásában Richard Feynman akaratlanul elárulta a fizikusok titkos örök álomát:
És végül, ezen az irányon gondolkodva (az atomok manipulálásának lehetősége. - GE), a kémiai szintézis problémáira jutunk. A kémikusok hozzánk érkeznek, fizikusok, külön utasításokkal: "Figyelj, barátom, nem fogsz molekulát készíteni ilyen és ilyen atomok eloszlással?" A vegyészek maguk is összetett és még titokzatos műveleteket és technikákat alkalmaznak a molekulák előállítására. Általában a kívánt molekula szintézise céljából meg kell keverniük, rázni és feldolgozni különböző anyagokat elég hosszú ideig. Amint a fizikusok létrehoznak egy eszközt, amely képes az egyes atomokkal működni, akkor ez a tevékenység szükségtelenné válik.
A vegyészek nem szintetizálják a molekulákat, a vegyészek pedig anyagot kapnak. Az anyag, előállítása és átalakulása a kémia tárgya, amely manapság titokzatos a fizikusok számára.
A molekula egy atomcsoport, amely nemcsak a megfelelő sorrendben van elrendezve, hanem kémiai kötésekkel is összekapcsolva. Egy átlátszó folyadék, amelyben két hidrogénatomhoz egy oxigénatom tartozik, víz lehet, vagy lehet folyékony hidrogén és oxigén keveréke (figyelem: ne keverje össze otthon!).
Tegyük fel, hogy valahogy sikerült összeállítanunk egy csomó nyolc atomot - két szénatomot és hat hidrogénatomot. Egy fizikus számára ez a csomó valószínűleg C2H6 etán molekulája lesz, de a vegyész rámutat még legalább két lehetőségre az atomok kombinálására.
Tegyük fel, hogy akarunk etánt kapni az atomokból történő összeszereléssel. Hogyan tudom megtenni? Hol kezdje el: mozgassa két szénatomot, vagy kapcsoljon hidrogénatomot egy szénatomhoz? Bonyolult kérdés, beleértve a szerzőt is. A probléma az, hogy a tudósok eddig megtanultak manipulálni az atomokkal, egyrészt nehéz, másrészt nem túl reakcióképes. A meglehetősen összetett szerkezeteket xenon, arany és vas atomokból állítják össze. Nem teljesen világos, hogyan kell kezelni a könnyű és rendkívül aktív hidrogén-, szén-, nitrogén- és oxigénatomokat. Tehát a fehérjék és nukleinsavak atomi összeállításával, amelyről egyes szerzők gyakorlatilag megoldott anyagként beszélnek, meg kell várniuk.
Még egy olyan körülmény jelentősen korlátozza a szintézis "fizikai" módszerének kilátásait. Mint már említettük, a vegyészek nem szintetizálják a molekulát, hanem egy anyagot kapnak. Az anyag hatalmas számú molekulából áll. 1 ml víz ~ 3x1022 vízmolekulát tartalmaz. Vegyünk egy ismeretlenebb tárgyat a nanotechnológiához - aranyat. Egy 1 cm3-es aranykocka ~ 6x1022 aranyat tartalmaz. Mennyi ideig tart egy ilyen atomkocka összeszerelése?
A mai napig az atomenergián vagy az alaguta-mikroszkópon végzett munka hasonló a művészethez, nem ok nélkül, különleges és nagyon jó oktatást igényel. Kézi munka: horog az atom, húzza a megfelelő helyre, értékelje a közbenső eredmény. Körülbelül olyan gyorsan, mint a téglafal. Tehát feltételezzük, hogy találtunk egy módszert a folyamat valamilyen módon gépesítésére és intenzívebbé tételére, és másodpercenként egymillió atomot halmozhatunk fel azért, hogy elkerülje az olvasót elképzelhetetlen számokkal. Ebben az esetben két milliárd évre töltenek be egy 1 cm3-es kocka összeszerelését, nagyjából ugyanolyan, mint amennyire a természet szükséges ahhoz, hogy az egész élő világot és magunkat az evolúció koronájává tegyük a tévedés és hiba útján.
Feynman ezért beszélt a "gyárak" millióiról, anélkül hogy megvizsgálta volna lehetséges termelékenységüket. Ez az oka annak, hogy még egy bennünket felszúró egymillió nanorobot sem fogja megoldani a problémát, mert nem lesz elég életünk arra, hogy megvárjuk munkájuk eredményét. Ezért Richard Smalley sürgette Eric Drexlert, hogy zárja ki a "teremtőgépek" megemlítését a nyilvános beszéd során, hogy ne tévessze meg a nyilvánosságot ezzel az anti-tudományos ostobasággal.
Tehát véget vethetünk ennek az anyag, anyag és eszköz előállítási módszernek? Nem, egyáltalán nem.
Először, ugyanaz a technika felhasználható lényegesen nagyobb építőelemek, például szén nanocsövek, és nem az atomok manipulálására. Ez kiküszöböli a könnyű és reaktív atomok problémáját, és a termelékenység automatikusan két vagy három nagyságrenddel növekszik. Ez természetesen még mindig túl kevés a valódi technológiához, de ezt a módszert a tudósok már használják, hogy laboratóriumokban elkészítsék a legegyszerűbb nanokészülékek egyetlen példányát.
Másodszor, sok olyan helyzet elképzelhető, amikor egy atom, nanorészecske bevezetése vagy akár csak az alagút-mikroszkóp csúcsa fizikai hatása megindítja az önszerveződés, a fizikai vagy kémiai átalakulások folyamatát a közegben. Például - a polimerizáció láncreakciója egy vékony szerves anyagú filmben, egy szervetlen anyag kristályszerkezetének megváltozása vagy egy biopolimer konformációja az ütközési pont bizonyos közelében. A nagy pontosságú felületi letapogatás és az ismételt expozíció lehetővé teszi a szabályos nanoszerkezettel jellemezhető kiterjesztett tárgyak létrehozását.
És végül, ez a módszer felhasználható egyedi minták - sablonok - előállítására más módszerekkel történő továbbterjesztésre. Tegyük fel, hogy egy hatszög fém atomokból vagy egyetlen molekulából áll. De hogyan szorozzuk meg egyetlen molekulát? Lehetetlen, mondod, ez valamiféle tudományos fantázia. Akkor miért? A természet tökéletesen tudja, hogyan lehet több, teljesen azonos másolatot készíteni mind az egyes molekulákról, mind az egész organizmusokról. Ezt általában klónozásnak nevezik. Még azok az emberek is, akik távol állnak a tudománytól, de legalább egy modern orvostechnikai laboratóriumba látogattak, hallottak a polimeráz láncreakcióról. Ez a reakció lehetővé teszi a DNS-molekula egyetlen részletének szaporítását, amelyet biológiai anyagból extrahálnak, vagy kémiai úton mesterségesen szintetizálnak. Ehhez a tudósok a természet által létrehozott "molekuláris gépeket" - fehérjéket és enzimeket - használják. Miért nem tudunk hasonló gépeket készíteni az oligonukleotidoktól eltérő molekulák klónozására?
Meglátogatnám kissé megfogalmazni Richard Feynman-t: „A kémia nekünk ismert alapelvei nem tiltják az egyes molekulák klónozását. A molekulák egy minta szerinti "reprodukciója" meglehetősen valós és nem sérti a természet törvényeit."
A szürke goo mítosz
A nanorobotok rendkívül alacsony (tömeg szempontjából) termelékenységének alapvető megfontolása természetesen nem ment át Eric Drekeler-nél. A „teremtőgépek” világában más problémák is voltak, amelyeket helyhiány miatt nem részletesebben tárgyaltunk. Például a minőség-ellenőrzés, az új termékek és alapanyagforrások kiadásának megszervezése, ahol és hogyan jelennek meg az atomok a „raktárban”. E problémák megoldása érdekében a Drexler további kétféle eszközt vezetett be a koncepcióba.
Az első a szétszerelők, a gyűjtők antipódjai. Különösen a szétszerelőnek meg kell vizsgálnia egy új objektum szerkezetét, rögzítve annak atomszerkezetét a nanokomputer memóriájába. Nem eszköz, hanem egy vegyész álma! A modern kutatási technológia minden haladása ellenére nem "látjuk" az összes atomot, például egy fehérjében. A molekula pontos szerkezetét csak akkor lehet megállapítani, ha ez más hasonló molekulák millióival együtt kristályt képez. Ezután a röntgenszerkezeti elemzés módszerével meghatározzuk a nanométer pontos, legfeljebb ezred részét, az atomok helyét az űrben. Ez időigényes, fárasztó eljárás, amely nagyméretű és drága berendezéseket igényel.
A második típusú eszköz az alkotó vagy a replikátor. Fő feladata a kollektorok soros gyártása és a hasonló replikátorok összeszerelése, azaz a reprodukció. A replikátorok, amint az alkotók elképzelik, sokkal bonyolultabb eszközök, mint az egyszerű összeszerelők; több száz millió atomból kell állniuk (két nagyságrenddel kisebb, mint egy DNS-molekulánál), és ennek megfelelően méretük körülbelül 1000 nm. Ha replikációjuk időtartamát percben mérik, akkor exponenciálisan szaporítva napi milliárd replikátort hoznak létre, és egymillió milliárd speciális összeszerelőt fognak előállítani, akik makróobjektumok, házak vagy rakéták összeszerelését kezdik el.
Könnyű elképzelni azt a helyzetet, amikor a rendszer működése termelési módba kerül a termelés, a termelési eszközök korlátozás nélküli felhalmozása érdekében - maguk a nanorobotok, amikor minden tevékenységüket a saját népességük növekedésére csökkentik. Ilyen a gépek zavargása a nanotechnológia korszakában. Saját konstrukcióikhoz a nanorobotok csak atomokat szerezhetnek a környezetből, így a szétbontók mindent elkezdenek szétszerelni atomokká, ami az ellenállós manipulátoruk alá tartozik. Ennek eredményeként egy idő múlva minden számít, és ami számunkra a leginkább sértő, a biomassza nanorobotok csomójává válik, "szürke iszapmá", ahogy Eric Drexler ábrázolva nevezi.
Minden új technológia forgatókönyveket generál az elkerülhetetlen világvégről, annak megvalósítása és terjesztése miatt. A szürke goo mítosz csak történelmileg az első ilyen forgatókönyv a nanotechnológiával kapcsolatban. De nagyon képzeletbeli, ezért az újságírók és a filmkészítők nagyon szeretik őt.
Szerencsére ilyen forgatókönyv nem lehetséges. Ha a fentiek ellenére továbbra is hisz abban, hogy valami lényeges atomokból összeállítható, fontolja meg két körülményt. Először is, a Drexler által leírt replikátorok nem bonyolultak hasonló eszközök létrehozásához. Száz millió atom nem elég még az összeszerelési folyamatot vezérlő számítógép létrehozásához sem a memória számára. Ha azt feltételezzük, hogy elérhetetlen - hogy minden atom egy bit információt hordoz, akkor ennek a memórianak a volumene 12,5 megabájt, és ez túl kevés. Másodszor, a replikátorokkal nyersanyag-problémák merülnek fel. Az elektromechanikus eszközök elemi összetétele alapvetően különbözik a környezeti tárgyak összetételétől és mindenekelőtt a biomasszától. A szükséges elemek atomjai megtalálása, kinyerése és leadása, amelyek hatalmas idő- és energiabefektetést igényelnek,- ez határozza meg a szaporodás mértékét. Ha a helyzetet makro méretben vetíti ki, akkor ez ugyanaz, mint egy gép összeállítása olyan anyagokból, amelyeket meg kell találni, bányászni, majd a Naprendszer különféle bolygóiról szállítani. A létfontosságú erőforrások hiánya korlátozza a populációk korlátlan terjedését, sokkal jobban alkalmazkodva és tökéletesítve, mint a mitikus nanorobotok.
Következtetés
A mítoszok listája folytatódik. A nanotechnológia mint a gazdaság mozdonyának mítoszát külön cikkre érdemes megtenni. Korábban a „Nanotechnológia mint nemzeti ötlet” című cikkben (lásd „Kémia és élet”, 2008, N3) megpróbáltuk eloszlatni azt a mítoszot, hogy az USA nemzeti nanotechnológiai kezdeményezése tisztán technológiai projekt.
A nanotechnológia kanonikus története szintén mítosz, amelynek kulcseleme az alagút elektronmikroszkóp feltalálása. Ez utóbbi könnyen magyarázható. „A történelem a nyertesek által írt”. A „nanotechnológia” elnevezésű globális projekt, amely nagyrészt meghatározza a modern tudomány arcát (és finanszírozását), áthatolt a fizikusokba. Ezért mindannyian, ezen és a kapcsolódó területeken dolgozó kutatóknak végtelen hálánkat fejezzük ki a fizikusok felé.
A mítoszok pozitív szerepet játszottak, lelkesedést keltettek és felhívták a politikai és gazdasági elit, valamint a nyilvánosság figyelmét a nanotechnológiára. A nanotechnológia gyakorlati megvalósításának szakaszában azonban ideje elfelejteni ezeket a mítoszokat, és abbahagyni azok megismétlését cikkről cikkre, könyvről könyvre. Végül is a mítoszok akadályozzák a fejlődést, rossz mérföldköveket és célokat tűznek fel, félreértéseket és félelmeket okoznak. És végül, meg kell írnia a nanotechnológia új történelmét - a 21. század új tudományát, a természettudomány olyan területét, amely egyesíti a fizikát, a kémiát és a biológiát.
Erlikh G. V., kémiai doktor