2019分子大小的纳米机器人精品教育

1、分子大小的纳米机器人用不了多久，个头只有分子大小的纳米机器人将源源不 断地进入人类的日常生活。它们将为我们制造钻石、舰艇、鞋子、牛排和复制更多的机 器人。要它们停止工作只需启动事先设定的程序。表面来看，上述想法近乎不可思议：一项单一的技术在应用 初期就能治病、延缓衰老、清理有毒的废物、扩大世界的食 物供应、筑路、造汽车和造楼房？这并非天方夜谭，也许在 21世纪中叶前就可以实现。现在，全世界的研究机构都在想方设法将这些设想变成现 实。今年1月，美国总统克林顿甚至宣布成立美国国家纳米 研究机构，承诺提供50亿美元进行这方面的尝试。其实，纳米技术一词由来已久。理查德费恩曼是继爱因斯 坦之后最有争议和

2、最伟大的理论物理学家，1959年他在一次 题目为在物质底层有大量的空间的演讲中提出：将来人 类有可能建造一种分子大小的微型机器，可以把分子甚至单 个的原子作为建筑构件在非常细小的空间构建物质，这意味 着人类可以在最底层空间制造任何东西。从分子和原子着手 改变和组织分子是化学家和生物学家意欲到达的目标。这将 使生产程序变得非常简单，你只需将获取到的大量的分子进 行重新组合就可形成有用的物体。事实上，每一个细胞都是一个活生生的纳米技术应用的实 例：细胞不仅将燃料转化为能量，而且按照储存在DNA中的 信息来建造和激活蛋白质和酶，通过对不同物种的DNA进行 重组，基因工程家已经学会建造新的这类纳米工具

3、，例如用 细菌细胞来生产医用激素。纳米技术的大胆应用设想还包括：利用纳米机器将获取的碳 原子逐个组织起来，变成精美的金刚石；将二氧化物分子重 新分解为原来的组成部分；在人血中放入纳米巡航工具，它 能自动寻找沉积于静脉血管壁上的胆固醇，然后将它们一一 分解；将来纳米机器能够把草地上剪下来的草变成面包 在完全意义上讲，世上每一个现实存在的物体无论是电脑还 是奶酪都是由分子组成的；在理论上，纳米机器可以构建所有的物体。当然从理论到真正实现应用是不能等同的，但纳米机械专家 已经表明，实现纳米技术的应用是可行的。在扫描隧道电子 显微镜帮助下，纳米机械专家已经能将独立的原子安排成自 然界从未有的结构。此外

4、，纳米机械专家还设计出了只由几 个分子组成的微小齿轮和马达。（切勿将这些齿轮和马达与 那些由数以百万计分子组成的用传统技术构建的微小齿轮 和马达相混淆，这些机器同未来制造的机器相比较实在是太 巨大了）。25年内，纳米技术学家期望实现这些存在于科学陈列室中的 想法，创造出真实的、可以工作的纳米机器。这些纳米机器 有微小的“手指”可以精巧地处理各种分子；有微小的“电 脑”来指挥“手指”如何操作。“手指”可能由碳纳米管制 造，它的强度是钢的100倍，细度是头发丝的五万分之一。“电脑可能由碳纳米管制造，这些碳纳米管既能做晶体管 又能做连接它们的导线。“电脑”也可能由DNA制造，用适 当的软件和足够的灵

5、巧性进行武装的纳米机器人可以构建 任何物质。纳米机器人执行任何任务包括自身复制都必须动用大量的 纳米机器。血液里可能存在数以百万计的纳米机器人；在每 一个有毒废物地点可能需要数以万亿计的纳米机器人，要制 造一辆汽车可能要调动数以一百亿亿计的纳米机器人同时 工作。然而没有一个生产线可以生产如此巨大数量的纳米机 器人。但是纳米科学家眼中的纳米机器可以做到这点。他们设计的 纳米机器人可以完成两件事情：执行它们的主要任务和制造 出它们自身完美的复制体。如果第一个纳米机器人能够制造 出两个复制体，这两个复制体每个又可制造出两个自己的复 制体，很快就可以获得万亿个纳米机器人。但是，假如纳米机器人忘记停止复

6、制会发生什么？如果没有 一些内建的停止信号，纳米机器人忘记停止复制这种灾难的 可能后果将会是无法计算的。纳米机器人在人体内快速复制 能够比癌症扩散还要快地布满正常组织；一个发疯的制造食 物机器人能够把地球的整个生物圈变成一块巨大的奶酪。纳米技术学家没有回避危险，但是他们相信他们能控制灾难 的发生。其中一个办法是设计出一种软件程序使纳米机器人 在复制数代后自我摧毁。另一种办法是设计出一种只在特定 条件下复制的机器人，例如只有在有毒化学物质以较高浓度 出现时机器人才能复制，或者在一个很窄的温度和湿度范围 内机器人才能复制。就像电脑病毒的传播一样，所有以上这些努力都无法阻止那 些不怀好意的人有意释放某种纳米机器人作为害人武器。事 实上，一些批评家指出纳米技术可能的危险要大于它的益 处。然而，仅仅这些利益就已经太具诱惑力了，纳米技术必 将超