Každá lidská činnost je zarostlá mýty. Nanotechnologie, hlavní vědecký a technologický projekt naší doby, není výjimkou. Navíc se zde tvorba mýtů dotýká samotné podstaty. Většina lidí, dokonce i těch, kteří patří do vědecké komunity, je přesvědčena, že nanotechnologie je především manipulace s atomy a konstrukce objektů jejich sestavením z atomů. To je hlavní mýtus.
Vědecké mýty jsou dvojí. Některé jsou způsobeny neúplností našich znalostí přírody nebo nedostatkem informací. Jiné jsou vytvářeny záměrně pro konkrétní účel. V případě nanotechnologií máme druhou možnost. Díky tomuto mýtu a následkům, které z toho vyplývají, bylo možné upoutat pozornost těch, kteří jsou u moci, a dramaticky urychlit zahájení projektu Nanotechnologie s autokatalytickým zvýšením investic. V podstatě to bylo trochu podvádění, docela přijatelné pravidly hry na nejvyšší úrovni. Mýtus hrál svou prospěšnou roli jako iniciátor procesu a byl šťastně zapomenut, když došlo k samotné technologii.
Mýty však mají úžasnou vlastnost: když se rodí, začnou žít svůj vlastní život a zároveň prokazují úžasnou vitalitu a dlouhověkost. Jsou tak pevně zakořeněni v myslích lidí, že ovlivňují vnímání reality. Skutečné nanotechnologické procesy, zahraniční i ruské projekty, zásadně odporují mýtu, který v jejich hlavách vyvolává zmatek (většina lidí stále nechápe, co je nanotechnologie), odmítnutí (nejedná se o skutečné nanotechnologie!) A dokonce i odmítnutí nanotechnologií jako takový.
Kromě hlavního mýtu nám historie nanotechnologií odhaluje několik doprovodných mýtů, které vzrušují různé skupiny populace, což v některých vyvolává neopodstatněné naděje a v jiných paniku.
Mýtus zakladatele
Nejneškodnější z řady mýtů je připsání Richarda Feynmana, odborníka v oblasti teorie kvantové pole a fyziky částic, jako zakládajícího otce nanotechnologií. Tento mýtus vznikl v roce 1992, když prorok nanotechnologie Eric Drexler oslovil výbor Senátu při jednání „Nové technologie pro udržitelný rozvoj“. Aby se prosadil projekt nanotechnologií, který vynalezl, odkázal Drexler na výrok nositele Nobelovy ceny za fyziku, neotřesitelnou autoritu v očích senátorů.
Feynman bohužel zemřel v roce 1988, a proto nemohl toto tvrzení potvrdit ani popřít. Ale kdyby to slyšel, pak by se s největší pravděpodobností vesele smál. Nebyl to jen vynikající fyzik, ale také slavný žolík. Není divu, že jeho autobiografická kniha nesla název: „Samozřejmě si děláte srandu, pane Feynmane!“V souladu s tím byla přijata Feynmanova slavnostní řeč na Silvestrovské večeři Americké fyzikální společnosti v Kalifornském technologickém institutu. Podle vzpomínek jednoho z účastníků tohoto setkání americký fyzik Paul Schlickt: „Reakci publika lze obecně nazvat veselými. Nejvíce si myslel, že reproduktor hrál hlupáka. “
Propagační video:
Ale slova: „Principy fyziky, které známe, nezakazují vytváření objektů„ atom po atomu “. Manipulace s atomy je zcela reálná a neporušuje žádné přírodní zákony, “uvedli, je to fakt. Zbytek tvořily spekulace na miniaturizaci spojené s futurologickými předpovědi. O čtvrt století později byly některé Feynmanovy myšlenky „kreativně“vyvinuty Ericem Drexlerem a daly vzniknout hlavním mýtům nanotechnologií. Dále se k této řeči často vracíme, abychom si vzpomněli, co vlastně Feynman řekl, a zároveň si užívali jasnosti a představy formulací velkého vědce.
Mýtus o zbytečné technologii
Když vytváříme atom atomu atomem, samozřejmě používáme technologii bez odpadu. Slovo „zjevně“se zde používá v nejpřirozenějším smyslu - když se lidé, primárně úředníci, dívají na obrázky zobrazující proces manipulace s atomy, nevidí žádný odpad, žádné dýmky, které znečišťují atmosféru, a průmyslové odpady, které znečišťují vodní útvary … Ve výchozím nastavení je jasné, že tažení téměř beztížného atomu o několik nanometrů od sebe vyžaduje nepatrné množství energie. Obecně platí, že ideální technologie pro "udržitelný rozvoj" - koncept, který byl velmi populární v 90. letech minulého století.
Otázka, odkud atomy pro sestavení pocházejí, je téměř neslušná. Samozřejmě ze skladu, odkud jsou pravděpodobně dodávány ekologickými elektromobily. Drtivá většina populace má jen malou představu, odkud pochází. Například materiály, ze kterých se vyrábějí různé průmyslové výrobky, které spotřebováváme ve stále větším množství. Spojení těchto produktů s chemickým průmyslem není vidět. Chemie jako věda je nudná a není nutná, a chemický průmysl, jako určitě škodlivý pro životní prostředí, musí být uzavřen.
Chemický průmysl je podle názoru většiny mimo jiné dravým plýtváním přírodními zdroji, využívajícími ropu, plyn, rudy a minerály. A pro novou technologii, jak si její přívrženci představují, jsou potřeba pouze atomy: v této části skladu skladujeme atomy zlata, v dalších - atomy železa, pak atomy sodíku, atomy chloru … Obecně je celá periodická tabulka Mendeleeva. Jsme nuceni zklamat autory tohoto idylického obrazu: atomy samotné, s výjimkou atomů inertních plynů, existují pouze ve vakuu. Ve všech ostatních podmínkách interagují s vlastním druhem nebo jinými atomy, v chemické interakci s tvorbou chemických sloučenin. To je povaha věcí a nelze s tím nic dělat.
Jakákoli technologie vyžaduje určité úpravy, výrobní prostředky, které také unikají pozornosti apologistů při sestavování předmětů z atomů. Naopak, někdy naopak přitahují svou pozornost a otřásají je jádrem. Tunely a výkonové mikroskopy jsou ve skutečnosti nádhernými zařízeními, což je viditelný důkaz síly lidské mysli. A obecně, laboratoře, ve kterých se zabývají manipulací s atomy, jsou obrazem budoucích technologií v duchu „Třetí vlny“Alvina Tofflera: tzv. Čisté místnosti s klimatizací a zvláštním čištěním vzduchu, zařízení, která vylučují sebemenší vibrace, operátor speciálního oblečení s vysokoškolským vzděláním v oboru kapsa.
Bude to všechno také shromažďováno z atomů bez odpadu? Včetně základů, stěn a střech? Věříme, že ani nejhorlivější přívrženci této technologie se neodváží odpovědět na tuto otázku kladně.
Lidstvo jednoho dne vytvoří technologie, které nebudou plýtvat a budou šetrné k životnímu prostředí, ale budou založeny na různých principech nebo na zásadně odlišné technice.
Mýtus o nanomachinech
Ve skutečnosti to zpočátku šlo o jinou techniku. Myšlenka, že pro návrh v nanoměřítku je nutné mít manipulátor s odpovídající velikostí, je zřejmá. Takto viděl Richard Feynman realizaci této myšlenky:
"Předpokládejme, že jsem vytvořil sadu deseti manipulátorových ramen, redukovaných na čtyřikrát, a spojil jsem je s dráty k původním ovládacím pákám, aby tyto zbraně současně a přesně sledovaly mé pohyby." Pak budu přepracovat sadu deseti zbraní čtvrtiny. Prvních deset manipulátorů přirozeně vyrobí 10x10 = 100 manipulátorů, avšak snížených o faktor 16 …
Nic nám nebrání pokračovat v tomto procesu a vytvářet tolik malých strojů, kolik chceme, protože tato výroba nemá žádná omezení týkající se umísťování strojů a jejich spotřeby materiálu … Je zřejmé, že to okamžitě odstraní problém nákladů na materiál. V zásadě bychom mohli zorganizovat miliony identických miniaturních továren, kde by malé stroje nepřetržitě vrtaly díry, části razítek atd. “
Tento přístup je přímou implementací myšlenky vytvoření miniaturních zařízení. To, i když s mnoha omezeními, pracuje na mikroúrovni, o čemž svědčí takzvaná mikroelektromechanická zařízení. Používají se v systémech pro nasazování airbagů v automobilech v případě nehod, v laserových a inkoustových tiskárnách, v tlakových senzorech, v klimatizacích pro domácnost a v indikátorech hladiny paliva v plynové nádrži, v kardiostimulátorech a v joystickech herních konzolí. Při pohledu na ně pod mikroskopem uvidíme ozubená kola a hřídele, válce a písty, pružiny a ventily, zrcadla a mikroobvody, které jsou nám známé.
Ale nanoobjekty mají vlastnosti odlišné od vlastností makro- a mikroobjektů. Pokud najdeme způsob, jak proporcionálně zmenšit velikost tranzistorů ze současných 45-65 nm na 10 nm, pak jednoduše nebudou fungovat, protože elektrony začnou tunelovat přes izolační vrstvu. A spojovací dráty se ztenčí na řetězec atomů, který bude vést proud odlišně od masivních vzorků, a začne se rozptylovat po stranách vlivem tepelného pohybu nebo se naopak hromadí v hromadě a zapomíná na úkol udržovat elektrický kontakt.
Totéž platí pro mechanické vlastnosti. Jak se velikost zmenšuje, poměr povrchové plochy k objemu se zvyšuje a čím větší je povrch, tím větší je tření. Nanoobjekty doslova přilnou k jiným nanoobjektům nebo k povrchům, které se pro ně díky své maličkosti zdají hladké. Toto je užitečná vlastnost pro gekon, který snadno chodí po svislé stěně, ale je extrémně škodlivý pro jakékoli zařízení, které potřebuje jezdit nebo klouzat po vodorovném povrchu. Chcete-li jej jednoduše přesunout z jeho místa, budete muset utratit nepřiměřené množství energie.
Na druhé straně setrvačnost je malá, pohyb se rychle zastaví. Není obtížné vyrobit nanopendulum - připojit částici zlata o průměru několika nanometrů k uhlíkové nanotrubici o průměru 1 nm a délce 100 nm a zavěsit ji ze silikonové desky. Ale toto kyvadlo, pokud ho houpete ve vzduchu, se zastaví téměř okamžitě, protože i vzduch je pro něj významnou překážkou.
Nanoobjekty mají, jak říkají, vysokou sílu a je obecně snadné je uvést v omyl. Mnoho pravděpodobně pozorovalo Brownův pohyb v mikroskopu - náhodné házení malé pevné částice do vody. Albert Einstein již v roce 1905 vysvětlil důvod tohoto jevu: molekuly vody, které jsou v neustálém tepelném pohybu, zasáhly povrch částice, a nekompenzovaná síla nárazů z různých stran vede k tomu, že částice nabývá hybnosti v jednom nebo druhém směru. Pokud částice o velikosti 1 μm snímá sílu nárazů malých molekul a mění směr pohybu, pak můžeme říci, že jde o částici o velikosti 10 nm, která váží milionkrát méně a pro kterou je poměr hmotnosti k ploše 100krát menší.
Ve vědecké a populární vědecké literatuře, zejména v mediálních publikacích, se však stále nacházejí popisy nanoskopie různých mechanických částí, ozubených kol, klíčů, kol, náprav a dokonce převodovek. Předpokládá se, že budou použity k tvorbě pracovních modelů nanomachinů a dalších zařízení. Neberte tato díla s nepřiměřenou vážností, odsuzujte, přemýšlejte nebo obdivujte. "Osobně jsem přesvědčen, že my fyzici bychom mohli takové problémy vyřešit jen pro zábavu nebo zábavu," řekl Richard Feynman. Fyzikové vtip …
Ve skutečnosti si jsou plně vědomi skutečnosti, že k vytvoření nanomechanických nebo nanoelektromechanických zařízení je nutné použít konstrukční přístupy, které se liší od makro- a mikroanalogů. A tady, na začátek, nepotřebujete ani nic vymýšlet, protože v průběhu miliard let vývoje příroda vytvořila tolik různých molekulárních strojů, že deset let nebude stačit, aby nás všichni pochopili, kopírovali, přizpůsobili se našim potřebám a pokusili se něco vylepšit.
Nejznámějším příkladem přirozeného molekulárního motoru je tzv. Bakteriální bičíkový motor. Jiné biologické stroje zajišťují svalovou kontrakci, tlukot srdce, transport živin a transport iontů přes buněčnou membránu. Účinnost molekulárních strojů přeměňujících chemickou energii na mechanickou práci je v mnoha případech téměř 100%. Současně jsou mimořádně hospodárné, například méně než 1% energetických zdrojů článku je vynaloženo na provoz elektromotorů, které zajišťují pohyb bakterií.
Zdá se mi, že popsaný biomimetický přístup (z latinských slov „bios“- život a „mimetis“- imitace) je nejrealističtějším způsobem vytváření nanomechanických zařízení a jednou z oblastí, kde spolupráce fyziků a biologů v oblasti nanotechnologií může přinést hmatatelné výsledky.
Mýtus o nanorobotu
Předpokládejme, že jsme vytvořili skici nanodevice na papíře nebo na obrazovce počítače. Jak je sbírat, nejlépe ne v jedné kopii? Podle Feynmana můžete vytvořit „malé stroje, které by průběžně vrtaly díry, části razítek atd.“a miniaturní manipulátory pro montáž hotového výrobku. Tyto manipulátory musí být ovládány osobou, to znamená, že musí mít nějaký druh makroskopického vybavení, nebo alespoň jednat podle programu dané osobou. Kromě toho je třeba nějakým způsobem sledovat celý proces, například pomocí elektronového mikroskopu, který má také makro rozměry.
Alternativní nápad předložil v roce 1986 americký inženýr Eric Drexler ve futurologickém bestselleru „Machines of Creation“. Poté, co vyrostl, stejně jako všichni jeho generace, v knihách Isaaca Asimova, navrhl použití mechanických strojů vhodné velikosti (100-200 nm) - nanoroboty pro výrobu nanodevic. Už to nebyla otázka vrtání a děrování, tito roboti museli sestavovat zařízení přímo z atomů, takže se jim říkalo montážní pracovníci - montážní pracovníci. Tento přístup však zůstal čistě mechanický: montážní stroj byl vybaven manipulátory o délce několika desítek nanometrů, motorem pro pohyb manipulátorů a samotného robota, včetně výše uvedených převodovek a převodů, jakož i autonomního zdroje energie. Ukázalo se, že nanorobot by měl sestávat z několika desítek tisíc dílů,a každý detail se skládá z jednoho nebo dvou set atomů.
Problém s vizualizací atomů a molekul nějak nepostřehnutelně zmizel, zdálo se zcela přirozené, že nanorobot pracující s objekty srovnatelné velikosti je „vidí“, když je člověk vidí hřebík a kladivo, pomocí kterého tento hřebík bije do zdi.
Nejdůležitější jednotkou nanobotu byl samozřejmě palubní počítač, který řídil provoz všech mechanismů, určoval, který atom nebo molekulu má manipulátor zachytit a kam je vložit do budoucího zařízení. Lineární rozměry tohoto počítače by neměly překročit 40-50 nm - to je přesně velikost jednoho tranzistoru dosaženého průmyslovou technologií naší doby, 25 let poté, co Drexler napsal knihu „Creation Machines“.
Ale Drexler také adresoval svou knihu do budoucnosti, do vzdálené budoucnosti. V době psaní tohoto článku vědci ještě nepotvrdili ani základní možnost manipulace s jednotlivými atomy, nemluvě o sestavení alespoň některých struktur z nich. Stalo se to až o čtyři roky později. Zařízení, které se k tomu použilo poprvé a stále se používá dodnes - tunelový mikroskop - má docela hmatatelné rozměry, v každé dimenzi desítky centimetrů, a je ovládáno osobou využívající výkonný počítač s miliardami tranzistorů.
Sen o nanorobotech, které montují materiály a zařízení z jednotlivých atomů, byl tak krásný a lákavý, že tento objev ho jen přesvědčil. Méně než o několik let později tomu věřili senátoři Spojených států, novináři, kteří byli daleko od vědy, a podle jejich podnětu - veřejnost a docela překvapivě i samotný autor, který se ho nadále bránil, i když mu bylo jasně vysvětleno, že myšlenka je v zásadě nerealizovatelná. … Proti takovým mechanickým zařízením existuje mnoho argumentů, citujeme pouze nejjednodušší, který předložil Richard Smalley: manipulátor, který „zachytil“atom, se navždy spojí s chemickou interakcí. Smalley byl laureát Nobelovy ceny za chemii, což muselo být pravda.
Myšlenka však nadále žila svůj vlastní život a přežila dodnes, znatelně komplikovanější a doplněná různými aplikacemi.
Mýtus o lékařských nanorobotech
Nejoblíbenější mýtus je, že existují miliony nanorobotů, které budou procházet skrz naše těla, diagnostikovat stav různých buněk a tkání, opravovat poruchy nanoskalpem, rozřezávat a rozebírat rakovinné buňky, vytvářet kostní tkáň spojením atomů, odškrabávat cholesterolové plaky nanoscoatem selektivně praskne synapse zodpovědná za nepříjemné vzpomínky. A také informujte o práci provedené přenosem zpráv jako: „Alex Eustace. Odhalení poškození mitrální chlopně. Rozbití bylo odstraněno. “Právě toto způsobuje vážné znepokojení veřejnosti, protože jde o zpřístupnění soukromých informací - zprávu nanorobotu může přijímat a dešifrovat nejen lékař, ale i cizí lidé. Tato obava potvrzuježe ve všem ostatním lidé věří bezpodmínečně. Stejně jako v případě špionů v nanorobotech, v „inteligentním prachu“, který pronikne do našich bytů, sledujte nás, sledujte naše konverzace a znovu přenášejte přijaté video a audio materiály přes nano-vysílač s nanoantennou. Nebo do zabijáckých nanobotů, které zasáhly lidi a technologie nanomateriály, možná i jadernými.
Nejúžasnější věc je, že lze vytvořit téměř vše, co je popsáno (a něco již bylo vytvořeno). A invazivní diagnostické systémy, které informují o stavu těla, a léky, které působí na určité buňky, a systémy, které čistí naše cévy od aterosklerotických plaků a hromadění kostí a vymazání vzpomínek a neviditelných systémů vzdáleného sledování a „inteligentního prachu“.
Všechny tyto systémy současnosti a budoucnosti však nemají a nebudou mít nic společného s mechanickými nanoroboty v duchu Drexlera, s výjimkou velikosti. Budou vytvořeny společně fyziky, chemiky a biology, vědci pracující v oblasti syntetické vědy zvané nanotechnologie.
Mýtus o fyzické metodě syntézy látek
Richard Feynman ve své přednášce nevědomky zradil tajný věčný sen fyziků:
"A konečně, při uvažování tímto směrem (možnost manipulace s atomy. - GE), se dostáváme k problémům chemické syntézy." Chemici k nám přijdou, fyzici, se specifickými příkazy: „Poslouchej, příteli, neděláš si molekulu s takovým a takovým rozdělením atomů?“Chemici sami používají k přípravě molekul složité a dokonce i záhadné operace a techniky. Obvykle, aby syntetizovali zamýšlenou molekulu, musí míchat, protřepávat a zpracovávat různé látky po poměrně dlouhou dobu. Jakmile fyzici vytvoří zařízení schopné pracovat s jednotlivými atomy, veškerá tato činnost bude zbytečná … Chemici objedná syntézu a fyzici jednoduše „uvedou“atomy do správného pořadí. “
Chemici nesyntetizují molekulu, chemici získají látku. Látka, její výroba a transformace je předmětem chemie, dodnes tajemné pro fyziky.
Molekula je skupina atomů, nejen uspořádaná ve správném pořadí, ale také spojena chemickými vazbami. Transparentní kapalina, ve které je jeden atom kyslíku pro dva atomy vodíku, může být voda nebo to může být směs kapalného vodíku a kyslíku (pozornost: nemíchejte doma!).
Předpokládejme, že se nám nějak podařilo dát dohromady svazek osmi atomů - dva atomy uhlíku a šest atomů vodíku. Pro fyzika to bude pravděpodobně molekula etanu C2H6, ale chemik poukáže alespoň na dvě další možnosti kombinace atomů.
Předpokládejme, že chceme získat ethan sestavením z atomů. Jak to mohu udělat? Kde začít: přesunout dva atomy uhlíku nebo připojit atom vodíku k atomu uhlíku? Ošemetná otázka, a to i pro autora. Problém je v tom, že se vědci dosud naučili manipulovat s atomy, za prvé, těžkých a za druhé, ne příliš reaktivních. Docela složité struktury jsou sestaveny z atomů xenonu, zlata a železa. Jak zacházet se světlem a extrémně aktivními atomy vodíku, uhlíku, dusíku a kyslíku není úplně jasné. Takže s atomovým shromážděním proteinů a nukleových kyselin, o nichž někteří autoři hovoří jako o prakticky řešené záležitosti, bude muset počkat.
Existuje ještě jedna okolnost, která významně omezuje vyhlídky na „fyzickou“metodu syntézy. Jak již bylo zmíněno, chemici syntetizují molekulu, ale získají látku. Látka se skládá z velkého počtu molekul. 1 ml vody obsahuje ~ 3x1022 molekul vody. Vezměme si více známý objekt pro nanotechnologie - zlato. 1 cm3 kostka zlata obsahuje ~ 6x1022 atomů zlata. Jak dlouho trvá sestavení takové krychle atomů?
Práce s atomovou silou nebo tunelovým mikroskopem je dodnes podobná umění, není bez důvodu, že vyžaduje zvláštní a velmi dobré vzdělání. Ruční práce: zavěste atom, přetáhněte jej na správné místo, vyhodnoťte mezivýsledek. Přibližně tak rychle jako zdivo. Abychom nevystrašili čtenáře nepředstavitelnými čísly, předpokládejme, že jsme našli způsob, jak nějak mechanizovat a zesílit proces a dokážeme nashromáždit milion atomů za sekundu. V tomto případě strávíme dvě miliardy let sestavením krychle o velikosti 1 cm3, což je stejné jako při tvorbě celého živého světa a nás samých jako korunky vývoje pokusem a omylem.
Proto Feynman hovořil o milionech „továren“, aniž by zhodnotil jejich možnou produktivitu. To je důvod, proč ani milion nanorobotů, které se v nás utkají, problém nevyřeší, protože nebudeme mít dost života na to, abychom čekali na výsledek jejich práce. Proto Richard Smalley naléhal na Erica Drexlera, aby z veřejné řeči vyloučil jakoukoli zmínku o „tvůrčích strojích“, aby veřejnost nezaváděl s tímto protivědným nesmyslem.
Můžeme tedy ukončit tento způsob získávání látek, materiálů a zařízení? Vůbec ne.
Za prvé, stejná technika může být použita pro manipulaci s podstatně většími stavebními bloky, jako jsou uhlíkové nanotrubice, spíše než atomy. To eliminuje problém světla a reaktivních atomů a produktivita se automaticky zvýší o dva až tři řády. To samozřejmě není příliš reálné pro skutečnou technologii, ale s touto metodou vědci již vyrábějí jednotlivé kopie nejjednodušších nanotechnologií v laboratořích.
Za druhé, mnoho situací si lze představit, když zavedení atomu, nanočástice nebo dokonce jen fyzický dopad špičky tunelového mikroskopu zahájí proces samoorganizace, fyzikální nebo chemické transformace v médiu. Například - řetězová reakce polymerace v tenkém filmu organické hmoty, změny v krystalové struktuře anorganické látky nebo konformace biopolymeru v určité blízkosti bodu nárazu. Vysoce přesné povrchové skenování a opakovaná expozice umožní vytvářet rozšířené objekty charakterizované pravidelnou nanostrukturou.
A konečně lze tuto metodu použít k získání jedinečných vzorků - šablon pro další propagaci jinými metodami. Řekněme, že šestiúhelník je tvořen atomy kovu nebo jedinou molekulou. Ale jak množit jednu molekulu? Je nemožné, říkáte, je to nějaký druh nevědecké fantazie. Proč tedy? Příroda dokonale ví, jak vytvořit několik naprosto identických kopií jednotlivých molekul i celých organismů. Tomu se obvykle říká klonování. Dokonce i lidé, kteří nejsou daleko od vědy, ale kteří alespoň jednou navštívili moderní lékařskou diagnostickou laboratoř, slyšeli o polymerázové řetězové reakci. Tato reakce umožňuje znásobit jeden fragment molekuly DNA, extrahovaný z biologického materiálu nebo synteticky syntetizovaný chemickými prostředky. K tomu vědci používají „molekulární stroje“vytvořené přírodou - proteiny a enzymy. Proč nemůžeme vyrobit podobné stroje klonování molekul jiných než oligonukleotidů?
Dovolil bych si trochu parafrázovat Richarda Feynmana: „Známé principy chemie nezakazují klonování jednotlivých molekul. „Reprodukce“molekul podle vzorku je docela reálná a neporušuje žádné přírodní zákony. “
Šedý goo mýtus
Eric Drekeler přirozeně nepřišel k elementárnímu zvážení extrémně nízké (z hlediska hmotnosti) nanorobotů. Ve světě „tvůrčích strojů“se vyskytly další problémy, o nichž jsme kvůli nedostatku místa podrobně nediskutovali. Například kontrola kvality, zvládnutí uvolňování nových produktů a zdrojů surovin, kde a jak se atomy objevují ve „skladu“. Aby tyto problémy vyřešil, představil Drexler do konceptu dva další typy zařízení.
Prvním jsou rozebírače, antipody sběratelů. Zejména musí disassembler studovat strukturu nového objektu a zapsat jeho atomovou strukturu do paměti nanopočítače. Ne zařízení, ale sen chemiků! Navzdory veškerému pokroku v moderní výzkumné technologii "nevidíme" všechny atomy, například v proteinu. Přesnou strukturu molekuly je možné stanovit pouze tehdy, pokud spolu s miliony dalších podobných molekul vytvoří krystal. Potom pomocí metody rentgenové strukturní analýzy můžeme určit přesnou až tisícinu nanometru umístění všech atomů v prostoru. Jedná se o časově náročný a pracný postup, který vyžaduje objemné a drahé vybavení.
Druhým typem zařízení je tvůrce nebo replikátor. Jejich hlavní úkoly jsou in-line výroba kolektorů a montáž podobných replikátorů, tj. Reprodukce. Jak si mysleli jejich tvůrci, replikátory jsou mnohem složitější zařízení než jednoduché sestavovače, musí se skládat ze stovek milionů atomů (o dva řády menší než v molekule DNA) a podle toho musí mít velikost asi 1000 nm. Pokud je doba jejich replikace měřena v minutách, pak exponenciálně násobí, vytvoří denně biliony replikátorů, vytvoří kvadriliony specializovaných montérů, kteří začnou sestavovat makro objekty, domy nebo rakety.
Je snadné si představit situaci, kdy fungování systému přejde do produkčního režimu kvůli produkci, neomezené hromadění výrobních prostředků - samotných nanorobotů, když se veškerá jejich činnost sníží na nárůst jejich vlastní populace. Taková je vzpoura strojů v éře nanotechnologií. Pro svou vlastní konstrukci mohou nanoroboty získávat atomy pouze z prostředí, takže demontážní zařízení se začne rozkládat na atomy vše, co spadá pod jejich houževnaté manipulátory. Výsledkem je, že po nějaké době bude na vše záležet a co je pro nás nejnepříznivější, biomasa se promění v hromadu nanorobotů, na „šedý sliz“, jak to nazval Eric Drexler.
Každá nová technologie generuje scénáře nevyhnutelného konce světa díky její implementaci a distribuci. Šedý goo mýtus je jen historicky první takový scénář spojený s nanotechnologií. Je však velmi nápaditý, a proto ho novináři a filmaři tolik milují.
Naštěstí takový scénář není možný. Pokud i přes vše výše uvedené stále věříte v možnost sestavit něco podstatného z atomů, zvažte dvě okolnosti. Zaprvé, replikátory popsané Drexlerem postrádají složitost při vytváření podobných zařízení. Sto milionů atomů nestačí ani pro vytvoření počítače, který řídí proces montáže, ani pro paměť. Pokud předpokládáme nedosažitelné - že každý atom nese jeden kousek informace, bude objem této paměti 12,5 megabajtů, a to je příliš málo. Za druhé, replikátoři budou mít problémy se surovinami. Elementární složení elektromechanických zařízení se zásadně liší od složení environmentálních objektů a především od biomasy. Hledání, získávání a dodávání atomů nezbytných prvků, které vyžadují obrovskou investici času a energie,- to je to, co určí rychlost reprodukce. Pokud promítáte situaci na makro-velikost, pak je to stejné jako sestavení stroje z materiálů, které musí být nalezeny, těženy a poté dodány z různých planet sluneční soustavy. Nedostatek životně důležitých zdrojů omezuje neomezené šíření jakékoli populace mnohem přizpůsobivější a dokonalejší než mýtické nanoroboty.
Závěr
Seznam mýtů pokračuje. Mýtus nanotechnologie jako lokomotivy ekonomiky je hoden samostatného článku. Dříve v článku „Nanotechnologie jako národní nápad“(viz „Chemie a život“, 2008, N3) jsme se pokusili rozptýlit mýtus, že americká národní iniciativa pro nanotechnologie je čistě technologický projekt.
Kánonická historie nanotechnologií je také mýtem, jehož klíčovou událostí je vynález tunelového elektronového mikroskopu. Ta je snadno vysvětlitelná. „Historie píšou vítězové“a celosvětový projekt „Nanotechnologie“, do značné míry definující tvář (a financování) moderní vědy, pronikl do fyziků. Za to všichni, vědci pracující v této a souvisejících oborech, vyjadřujeme naši nekonečnou vděčnost fyzikům.
Mýty hrály pozitivní roli, vzbudily nadšení a přitahovaly pozornost nanotechnologií k politickým a ekonomickým elitám i veřejnosti. Ve fázi praktické implementace nanotechnologií je však čas na tyto mýty zapomenout a přestat je opakovat od článku k článku, od knihy po knihu. Koneckonců, mýty brzdí rozvoj, stanovují nesprávné orientační body a cíle, vedou k nedorozumění a strachu. A konečně je třeba napsat novou historii nanotechnologií - novou vědu 21. století, oblast přírodní vědy, která spojuje fyziku, chemii a biologii.
G. V. Erlikh, doktor chemických věd