什么是纳米技术

“亿万年的进化和几千年的历史已经准备好了这一挑战,并悄然呈现给我们这一代。未来几年将带来地球生命史上最伟大的转折点。引导生命和文明度过这一转变是我们这个时代的伟大任务。”

-K。埃里克·德雷克斯勒,“创造引擎”

在文明史上,制造业是将大量原子排列成有意义、有用的模式的艺术。通过以创造性的方式切割大量原子,我们的工匠和制造商生产出了数百万种不同类型的产品供我们使用和享受。

这些方法从分子水平上看都比较粗糙。铸造、种植、研磨、盆栽、钻孔、编织、铣削、收割和焊接加工技术在巨大的统计群中切割和塑造原子。这就像尝试用乐高积木制作东西一样手上戴上手套(更糟糕)。是的,你可以把乐高积木推成一大堆,然后把它们堆起来,但你不能真正按照你想要的方式将它们组合在一起。

即使在这样的限制下,人类在过去的两百年中仍然取得了巨大的技术进步。每一代机械师都建立在他们的前辈的基础上,能够精确地操纵越来越小的物质并复制他们所创造的东西。想想内战时期可互换零件的发展。小型化、精密化和复制。这些是建造任何东西的技术进步的关键。

如果我们拥有松散排列碳原子的技术,我们就能生产煤炭。如果我们能够将它们紧密地排列在三维网格中,我们就可以创造出一颗钻石。但是,如果我们可以将它们与其他元素一起排列成非常复杂的模式,我们就可以创建像 fo 这样复杂的东西od,任何种类的食物。

我们已经学会了如何排列微量的硅(在沙子中发现),添加一些其他有意义的微量元素,以及构建计算机芯片。

小型化、精确性和复制性:这些关键因素推动了过去三十年微技术的发展,使我们能够处理千分之一米长的微小工件。微技术生产有用的微粒,例如“封装水”(摩擦一些白色粉末,它会弄湿你的手)、涂漆非常光滑的聚合物和颜料涂层,以及用于化妆品或不粘喷雾食品的微小珠子。

这些趋势现在正在引导我们进入非常微小的领域,进入细胞和分子的世界。小型化、精确度和复制方面的进步开始使我们能够构建小至十亿分之一米跨纳米的工具——因此得名“纳米技术”。纳米技术就是这样一种先进的制作理念,几年前还被认为只是科幻作家空想的渣滓。

纳米颗粒是如此之小;它们在纳米水平上的特性与在宏观水平上表现出的特性不同。工程师们正在寻找制造一个原子厚的聚合物片材的方法,这种片材可能在室温下既导电又不导电。计算机芯片制造商梦想着他们可以用这种材料做什么。工程师们已经在研究使他们能够生长越来越长的纳米管、极轻、极薄、坚固的碳材料串的技术,这可能使太空电梯等未来建筑项目在结构上变得可行。

最终,随着纳米技术革命的成熟,纳米技术将取代从宏观层面向下引导的传统加工工艺,从下到上“生长”产品,构建逐个分子、逐个原子地拼出所需的形状。

这只是第一代纳米技术产品。埃里克·德雷克斯勒 (Eric Drexler) 是第一位设想纳米技术发展的科学家,也是《创造引擎》一书的作者,他在书中详细阐述了他的纳米技术愿景,供公众考虑,他坚信纳米技术的发展将引领纳米技术的发展。这简直就是一场新的工业革命,它有可能带来比工业革命 1.1 版带来的更深远的社会变革。

他还相信纳米技术革命将在短短几年内发挥作用,而不是几十年或几个世纪。一旦纳米技术革命发生,其增长曲线将急剧陡峭。简而言之,如果德雷克斯勒的观点接近正确,那么 21 世纪美国和世界各地的技术发展速度将会急剧加快。

我读过他在 20 世纪 80 年代末出版了这本书。德雷克斯勒对纳米技术与生物学的比较让我确信纳米技术革命可能在我有生之年发生。生物体操纵从环境中获取的分子以保存和复制自身。他们还复制有关如何复制自己的说明。这正是成熟形式的纳米技术将要做的事情。

发明家模仿并改进了“自然技术”——鸟类的空气动力学、老虎锋利的爪子、毛皮的保护层和鲨鱼的光滑——以进一步确保人类的生存和舒适。我相信,我们的纳米技术工程师很快就会(如果还没有的话)做最优秀的发明家在创造飞机、刀具、衣服和潜艇时所做的事情。他们将模仿和改进最基本的技术:生命本身。有了纳米技术,我们将能够做生物学现在做得很好的事情,只需b埃特。

想想微型机器,第一个机器可能由蛋白质分子制成,后来由更坚硬的材料制成。设想德雷克斯勒的“纳米”机器,拥有数十亿的同伴,通过编程来构建东西,任何东西,通过操纵单个分子和原子,将它们像修补玩具一样粘合在一起。德雷克斯勒将这些机器称为“组装机”。观看他生动地描述了它们如何在一个巨大的透明桶中“生长”未来火箭发动机的极其复杂的配置中进行合作。装配工和原材料通过管道输送进行装配,并在工作完成后进行清洗。光是描述就值回本书的价格了。这些组装工的活动由嵌入整个建筑工地的微型、强大的计算机(称为“纳米计算机”)指挥。

德雷克斯勒接着描述了在对汇编器和纳米计算机进行大量认真的研发工作之后,如何将会开发出强大的“复制器”。这些再次大量合作,能够将任何物体分解为其组成分子和原子,在此过程中记录它们各自的位置,然后复制该物体,制作完全相同的副本,直到物体上的划痕和污迹。原创,如果需要的话。或者,如果用户希望它保持全新状态,则副本将被清理。如果需要,录音可以以软件程序“食谱”的形式保存,以便可以轻松存储和共享。我在厨房的大桶里复制的第一件事是什么?来自最好的巧克力制造商的纯牛奶巧克力。想象一下,源源不断的供应。嗯。

复制者还可以复制自己以及他们所获得的有关复制艺术的所有知识。这就是这项技术的真正力量。不仅保留了学到的一切,而且学习本身也被运用到学习中g 如何复制越来越复杂的物体,包括食物,尤其是巧克力。随着复制器自我复制,经济增长因子将大致相当于复利,但增长速度比银行提供的增长速度快得多。第一个复制机将非常昂贵。下一个、下一个、再下一个的价格会迅速下降,变得非常便宜——字面上的意思。想想《星际迷航》类型的复制机在每个美国厨房和车库中投入使用的影响吧!不仅仅是在美国。

让我们进一步进行分析。纳米技术——尤其是当我们获得复制基因时——对人类社会的影响将是巨大的。 “革命性”这个形容词经常被过度使用和误用,以至于它无法公正地描述纳米技术将给我们的日常生活带来的彻底变革。大部分工作是在农业、工业和服务业经济领域完成的IC 部门涉及复印、植物和动物、消费品和报告的复制。任何能够比我们今天使用的技术更快、更便宜地复制事物的技术,更不用说比人类单独努力所希望实现的更精确和一致的技术,并且本身是可复制的,必将对人类产生深远的影响。迄今为止,所有人类经济体系都建立在稀缺能源、原材料、机器和劳动力的分配之上。

纳米技术使一切都成为资源,并使产品变得非常便宜或垃圾便宜。最终的回收系统。你的垃圾将不再是垃圾。它将成为您的纳米技术桶的宝贵原料。不要扔掉它!厕所废水和烟囱排放物也是如此。纳米技术的逻辑将要求重复利用每个原子,而不是将它们倾倒在垃圾填埋场、河流和大气中呃。只需将其视为高科技堆肥即可。正确地看,纳米技术革命是环保主义者的梦想。

我预测,当纳米技术成熟时,现有的经济体系将无法以其目前的配置生存——包括美国经济。个人和家庭将能够拥有自己的生产设施,如果他们愿意的话,还可以恢复自给自足的生活,但生产力和舒适度的规模比我们先驱祖先想象的要大得多。

告别渔业、农业、采矿、制造业、几乎所有实物商品贸易以及几乎所有现有信息业务,除非您喜欢将这些活动作为一种爱好。随着纳米技术(非常)在本地接管越来越多的商品和服务生产,从最简单的开始到最复杂的阶段,并且它最大限度地减少和简化了行政工作的需要(提交关于运输的报告)g,生产,管理预算和工资,以及监督下属的工作),工作本身要么消失,要么完全重新定义,它本质上变成了全新的东西,也许像游戏一样。

那么,我们将如何利用所有空闲时间呢? 800磅重的大猩猩会做什么?无论他想要什么。我们会做有趣的事情,无论我们每个人如何定义这个术语。想象一下,一个如此个人主义和富裕的社会,相比之下,当今的美国看起来完全是中世纪的!

政府将大幅缩减规模,因为他们发现自己的大部分职责和义务都被经营小型纳米技术企业的强大、独立的个人和家庭所承担,或者在纳米技术自给自足的家庭经济中过着富裕的生活。

告别福利、社会保障、各种社会工作、医疗保健(因为纳米机器人在细胞水平上保护我们的健康和青春)、正规教育(我预测家庭学校教育将变得无处不在。当年轻人可以学习他们需要知道的一切并且有兴趣在家中高度个性化的环境中学习时,为什么还要送他们去学校?)以及各种政府补贴。几乎所有现在接受补贴的实体到那时都将在技术上过时并倒闭。有多少公司能够在纳米技术变革的海啸中幸存下来?如果有的话,数量也不多。

大多数监管机构也将变得过时。唯一可能在非常小而快速的纳米技术领域发挥作用的监管类型是纳米技术本身制定和执行的监管。

交通和通信基础设施的建设和维护等政府合同工作的面包和黄油怎么样?在纳米技术革命的某个时刻,这种活动也将被组装者所涵盖。想象一下忙碌的装配工正在重建美国的每条道路和桥梁,在施工过程中,将各种有用的电力、电缆、电话网络、Wii 网络、太阳能光伏发电和计算机网络及其连接、维修和维护基础设施嵌入从路基向上的多层中。例如,这些道路中将嵌入足够的纳米光伏发电来为美国供电。

政府辖区中唯一剩下的就是警察工作和国防——由于人性中令人讨厌的小怪癖而留下来。但这项工作也必须(大部分)外包给组装者和复制者。巡逻的警察无法强制执行违反正确复制协议的行为。国防将主要成为纳米武器的领域。我怀疑剩下的相对较少的警察和士兵最终将成为训练有素的冲突解决专家,并得到强大的纳米技术执法者的支持。

简而言之,你现在知道的一切,你所做的一切,以及你所爱的一切都将以现在难以完全想象的方式发生转变。纳米技术时代;即将来到您附近的纳米桶。做好准备,因为它来了。

来源:

我读了 K. Eric Drexler 的《创造引擎:上一次技术革命的挑战与选择》原著,由 Anchor Press/Doubleday 于 1986 年在纽约花园城出版。

WOWIO Books 于 2007 年 2 月在线出版了新版本“创造引擎 2.0:即将到来的纳米技术时代”。您可以支付象征性的费用并在此网站上免费下载或阅读:

http://www.wowio.com/users/product.asp?BookId=503

以下是一些优秀的网站,可提供有关纳米技术奇妙世界的最新动态:

http://www.kurzweilai.net/

http://www.smalltimes.com/home.cfm

http://www.foresight.org/

祝您阅读愉快!


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