Physics 版 (精华区)

发信人: yanyanyan (风), 信区: Physics
标  题: 　创 造 万 物 从"零"开 始 
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年04月03日15:26:21 星期二), 站内信件

创 造 万 物 从"零"开 始 
 
           --纳米技术将引起人类社会的深远变革  
 
国防大学  李大光 
 
  

     在新旧世纪交替之时，纳米技术在高科技领域里异军突起。科学家
们认为，它将引起一场产业革命，对于21世纪的信息科学、生命科学、
分子生物学、新材料科学、生态系统以及军事领域等的发展提供一个新
的技术基础。为抢占这一新的制高点，各发达国家正在人力、财力和物
力上增加投入，展开竞争。 

纳米技术不是小尺寸技术的延伸

     纳米技术的基本概念是已故美国著名物理学家--被认为是爱因斯
坦之后最睿智的理论物理学家理查德·费因曼，在1959年发表了一个题
为《底部有很大空间》的演讲中提出的。这位当时在加州理工大学任教
的教授向听众们提出了一个令人震惊的想法："为什么我们不可以从另外
一个方向出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以达到我们的要
求?"他说："至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制
造物品的可能性。"在演讲中他提到也许有一天人们会造出仅由几千个原
子组成的微型机器。
     但在当时这句话因为过于超前而没有起人们的广泛注意，直到1986
年，一个专门以展望未来为职业的预言家，美国预见研究所的工程师-
-埃里克.德雷克斯勒运用了更为通俗和形象的描述才将27年前这个天才
的思想表述清楚。他说："我们为什么不制造出成群的、肉眼看不见的微
型机器人．让它们在地毯上爬行，把灰尘分解成原子，再将这些原子组
装成餐巾、肥皂和电视机呢? 这些微型机器人不仅是一些只懂得搬原子
的建筑"工人"，并且还具有绝妙的自我复制和自我维修能力，由于它们
同时工作，因此速度很快而且廉价得令人难以置信。 
     多数主流派科学家对德雷克斯勒的想法不屑一顾，认为是一派胡
言。但德雷克斯勒仍然著书立说，阐述自己的观点。有的科学家随后开
始进行试验性研究。对于纳米技术，德雷克斯勒认为："它不是尺寸技术
的延伸，它甚至根本不该被看作是技术，而是一场认知的革命。"1989
年，·IBM公司实验室科学家首先用一台扫描隧道显微镜分别搬移了35
个氙原子，拼装成了IBM三个字母的标识，后来又用48个铁原子排列组
成了汉字"原子"两字。40年后，西北大学的化学教授查德·米尔金利
用一台纳米级的设备把费因曼演讲的大部分内容刻在了一个大约只有10
个香烟微粒大小的表面上。过去被认为异想天开的纳米技术，变成了一
项严肃认真的研究工作。 
纳米技术将引起人类社会的深远变革 

     在新旧世纪交替之时，纳米技术在高科技领域里异军突起。科学家
们认为，它将引起一场产业革命，对于21世纪的信息科学、生命科学、
分子生物学、新材料科学、生态系统以及军事领域等的发展提供一个新
的技术基础。为抢占这一新的制高点，各发达国家正在人力、财力和物
力上增加投入，展开竞争。 

 纳米技术的基本概念

 纳米科学是研究在千万分之一米到十亿分之一米范围内，原子、分子等
的运动和变化的学问。在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工
的技术称为纳米技术("纳米技术"这个术语来自"纳米"一词，1纳米即
米的十亿分之一)。在这仅有一微米的千分之一的微小世界里，微小的生
物分子只有数纳米大小遗传基因的DNA螺旋结构半径是一纳米左右，一
个典型的病毒大约有100纳米长。至于什么是纳米技术，对于不同的研
究领域和研究人员的看法大相径庭。从迄今为止的研究状况来看，大体
上分为三种概念。 
     第一个概念就是德雷克斯勒博士提出的"分子纳米技术"的概念。
即在0．1-100纳米尺度上对物质(存在的种类、数量和结构形态)进行精
确地观测、识别与控制的研究与应用的高新技术。它的最终目标是直接
以分子、原子在纳米尺度上制造具有该特定功能的产品，实现生产方式
的飞跃。 
     第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米
精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工
技术，也将使半导体微型化达到极限。现有技术即便发展下去，从理论
上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，会使构成电
路的绝缘膜的厚度变得极薄，这将破坏绝缘效果。此外还有发热和晃动
等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。
     第三种概念是从生物的角度出发而提出的。生物在细胞和生物膜内
本来就存在纳米级的结构。事实上，每个细胞都是活生生的纳米机器的
例子，它们不仅可以将食物转变成能量，还能根据其DNA上的信息制造
并输出蛋白质和酶。通过将不同物种的DNA重新组合；基因工程师已经
学会了如何制造新的纳米装置。
但是，由于细胞各自具有固有的功能、使用生物技术很受限制。而纳米
技术的梦想家们却有许多雄心勃勃的想法。设想中的一种纳米机器可以
把天然碳的分子逐个排列，制成完美无瑕的钻石另一种机器可将二恶英
的分子逐个分解成基本组件；一种可以在人体血液中运动的装置，它能
发现并分解血管壁上沉积的胆固醇；还有一种装置可将剪下的草屑改造
成面包.....这就意味着人类可以从零开始制造几乎任何东西--因为化学
和生物学说到底就是分子的改变和重排，而制造只不过是聚集大量分子
并使它们组成有用物品的过程。
     因此，纳米技术是与单原子、分子测控科学技术密切相关的。这是
一个在世纪之交备受关注、亟待开发的新领域。

纳米技术将引起人类社会的深远变革 

     在新旧世纪交替之时，纳米技术在高科技领域里异军突起。科学家
们认为，它将引起一场产业革命，对于21世纪的信息科学、生命科学、
分子生物学、新材料科学、生态系统以及军事领域等的发展提供一个新
的技术基础。为抢占这一新的制高点，各发达国家正在人力、财力和物
力上增加投入，展开竞争。 

纳米技术正在改变着哲学上的观念和界限      

值得指出的是，IBM从其涉足纳米技术的动机来看，并不应该算作是纳
米技术的正统执行者。因为它尚没有摆脱人类从旧石器时代就养成的一
种想当然的思维模式，即： "制造总是'自上而下'的"--我们从磨
尖箭头到刻录光盘的所有技术，都是以切削、分割、组装的方式来构建
人造物。这并不是自然创造万物的方式。
"纳米技术不是小尺寸技术的延伸"，它并非如一些人想的那样，只是以
制造出纳米尺度的人造机械为目的(尽管我们现在连这一步都做不到)，甚
至不是制造出那些令人神往的纳米机器人。如同德雷克斯勒指出的"它
根本不该被看作是技术，而是一场认知的革命"，而这场认知革命中的精
髓就是打破人类自有文明以来便遵循的"自上而下"的制造方式，反其
道而行之。不经意间，纳米技术打通了一些看似互斥的哲学概念。 
     第一是物质和信息的界限，从纳米技术的尺度上来看，"只见原子
不见物质"，之所以有物质形态的差异，本质上是物质信息的差异，这就
像在建筑工人的眼中形状各异的楼房都不过是"图纸+砖头"一样，楼的
互异性只在图纸上，它们之间只是一个过程的起点和终点的关系，没有
什么本质的区别。 
     第二是生物和非生物的界两者之间的差别在于，是否具有新陈代谢
和繁殖能力，而纳米技术的出现则填平了它们之间的鸿沟--如果你认
为一块石头没有"生命"的话，给它几个纳米机器人好了--当它们将
石头中的所有原子都组装成纳米机器人后，这块石头便也具有了生命迹
象，在显微镜下，其表现大概如同闹哄哄的蚁窝和蜂房。 
第三是意识和物质的界限，既然纳米技术能够复制一切，那么从理论上
它也可以复制人类自身。这同克隆技术不同，克隆只是复制了基因，而
纳米技术则能够将原体身上的每个细胞都重现一遍。如是便产生了一个
问题，"复制人"是否具有同"原型人"一样的思想和意识?如果答案是
肯定的，事情突然间就会变得更为有趣：我们只是在复制物质，却连带
得到了意识，那么这两者之间会不会是一回事? 
     实际上，纳米技术带给人类文明的冲击远不止这些。想探寻更多领
域的最好办法，就是将自己像童话中的爱丽丝一样缩小--"一直到纳
米尺度，于是以纳米的坐标看去，世界的本性便不再是物质的，而是一
个纯粹"由原子构造的信息库"。从这个基础出发，一些不可想象的命题
就会呈现出新的角度，比如：如果我们将物质看作是信息，也许就可以
实现光速超越和黑洞穿越，星际旅行也将变得异常简单--只要将你的
信息通过无线电波传送给火星上的纳米盒子，将你"复制"过去。不仅
如此，如果有朝一日我们揭示了生命形成的"第一推动力"的秘密后，
甚至连纳米机器人都不需要，便可以通过传送信息给遥远的星球而开始
"人造自然"的进程。
     当然，同其他科学进步一样，纳米技术也是一把双刃剑，而且似乎
更为锋利。美国著名的计算机科学家比尔·乔伊曾经发表讲话指出：纳
米技术极可能成为吞噬整个宇宙的癌症，因为我们难以保证说不定哪一
天，神奇的纳米盒子就会变成潘多拉的盒子成千上亿的纳米机器人就会
将人类和这个世界作为它们制造"产品"的原料。更为现实的是，复制
人和永生的设想将无法回避伦理学上的恐慌，如果真正实现的那一日，
我们将如何看待"复制人"，如何定位他们同"原体"的关系，甚至如何
定义"活着"的含义？

--
                              \\\\\'/////
                               \\ ^ ^ //
                                { @ @ }
  *=========================oOOo--(_)--oOOo===============================*
  |           我只是看看!                   |                                       |
  |                                         |                                       |

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: hstndg.yz.yamagata-u]