Каким же образом мы можем манипулировать веществом на уровне атомов и молекул? - Ведь наши руки
слишком громадны для наномасштаба. Этот вопрос является камнем преткновения современной нанонауки.
Самое изящное решение этой проблемы, способное совершить новую технологическую революцию, предложил Эрик Дрекслер в книге “Машины созидания”. Для манипулирования атомами он изобрел специальные наномашины, или ассемблеры.
Чтобы их представить, нужно сначала наглядно представить, как выглядит молекула. Для этого мы изобразим атомы как бусинки, а молекулы как группы бусинок, соединённые между собой кусочками проволоки (несмотря на чрезвычайную простоту такого представления, химики часто использют именно его, строя модели из пластмассовые шариков связанных спицами в нескольких направлениях). Атомы имеют круглую форму подобно шарам, и хотя молекулярные связи не кусочки проволоки, наша визуальная модель, как минимум, даёт важное представление о том, что связи могут быть порваны и восстановлены.
Наномашины должны уметь захватывать атомы или молекулы и соединять их между собой, причем не хаотично, а в соответствии с заданным алгоритмом. Важно отметить, что такие машины уже тысячи лет превосходно функционируют в природе, и примером их работы может служить механизм синтеза белка рибосомами.
Из курса биологии вы, должно быть, помните, как молекула рибосомы конструирует белок, “считывая” из молекул РНК “инструкции” для его построения.
Ведьмин студень
В повести Пикник на обочине Аркадия и Бориса Стругацких есть такая "экзотика" в виде Ведьминого студня, которая проникает через любые преграды и превращает всё в желеобразную массу, да к тому же взрывоопасна!
Дрекслер называет это серой слизью
Одну из проблем, которая представлялась ему наиболее
серьезной, он назвал “проблемой серой слизи” (“grey goo problem”).
Опасность серой слизи в том, что нанометровые ассемблеры, вышедшие изпод контроля в результате случайной или намеренной порчи систем управления, могут начать реплицировать сами себя до бесконечности, потребляя в качестве строительного материала все на своем пути, включая леса, заводы, домашних животных и людей.
Расчёт показывает, что теоретически такой ассемблер со своим потомством окажется в состоянии переработать всю биомассу Земли за считанные часы (правда, без учёта времени на перемещение по поверхности планеты).
Предварительный анализ показывает, что ассемблер может быть сделан достаточно надёжным, чтобы вероятность появления самовоспроизводящейся ошибки оказалась пренебрежимо малой.
Покруче ковида
Однако неразумно полностью исключить опасность преднамеренного программирования ассемблера террористом или хулиганом, подобным современным создателям компьютерных вирусов.
Оптимизм Эрика Дрекслера передаётся в следующей цитате из Машины созидания:
Поскольку ассемблеры позволят нам размещать атомы почти любым разумным образом ...они позволят нам строить почти всё что угодно, чему законы природы позволяют существовать ..., включая новые ассемблеры. Последствия этого будут глубокими, потому что наши грубые инструменты позволяют нам исследовать только малую часть всего спектра возможностей, которые позволяет природа. Ассемблеры откроют мир новых технологий.
Ну что ж, будем надеяться, что кто-то из читателей этого материала свяжет свою будущую профессию с нанотехнологиями и добьётся значимых для страны результатов!
Использованы материалы
- Марина Рыбалко Нанотехнологии для всех
- Эрик Дрекслер Машины созидания.