Физика пока не может объяснить материю!" Ретроспектив
ный взгляд делать легко, однако в мире, сделанном из материи, населённом м
атериальными людьми, использующими материальные инструменты, это неве
жество о природе материи было брешью в человеческом знании, которое Михе
льсону бы возможно следовало заметить. Это была брешь не в "шестом знаке п
осле запятой", а в самой целой части числа.
Также стоит посмотреть, до какой степени Михельсон был прав. Законы, о кот
орых он говорил включали законы Ньютона о гравитации и движении, и закон
ы Максвелла об электромагнетизме. И действительно, при обычных условиях
в конструировании эти законы были изменены только "в шестом знаке после
запятой." Законы Эйнштейна гравитации и движения соответствуют законам
Ньютона близко, за исключением предельных условий гравитации и скорост
и; законы квантовой электродинамики Феймана, Швингера и Томонага близко
соответствуют Законам Максвелла кроме как при экстремальных значениях
размера и энергии.
Дальнейшие революции, вне сомнения, притаились где-то на крайних значен
иях этих теорий. Но эти края кажутся далёкими от мира живых существ и маши
н, которые мы строим. Революции относительности и квантовой механики изм
енили наше знание о материи и энергии, но сами материя и энергия остались
неизменными Ц они реальны и им нет никакого дела до наших теорий. Физики
сейчас используют единый набор законов, чтобы описать, как ядра атомов и
электроны взаимодействуют в атомах, молекулах, молекулярных машинах, жи
вых существах, планетах и звёздах. Эти законы пока не окончательно общие;
поиск универсальной теории всех физических явлений продолжается. Но ка
к утверждает физик Стефан В. Хокинг, "На настоящий момент мы обладаем набо
ром частных законов, которые управляют поведением вселенной при всех, кр
оме наиболее экстремальных условий." И по инженерным стандартам, эти усл
овия просто необычайно экстремальны.
Физики постоянно объявляют новые частицы, наблюдаемые в осколках из сто
лкновений частиц с крайне высокой энергией, но вы не можете купить одну и
з этих частиц в коробочке. И это важно понимать, потому что если частица не
может быть сохранена, то она не может служить компонентом стабильной ма
шины. Коробочки и их содержимое состоят из электронов и ядер. Ядра, в свою
очередь, состоят из протонов и нейтронов. Атомы водорода имеют в своих яд
рах только один протон; атомы свинца имеют восемьдесят два протона и бол
ее сотни нейтронов. Изолированные нейтроны распадаются за несколько ми
нут. Некоторые другие стабильные частицы известны: фотоны Ц частицы све
та, полезны и могут быть на некоторое время пойманы; нейтрино Ц почти нео
пределяемые и не могут быть пойманы. Эти частицы (кроме фотона) имеют соот
ветствующие античастицы. Все остальные известные частицы распадаются
за несколько миллионных секунды или быстрее. Таким образом единственны
е известные строительные блоки для аппаратных средств Ц это электроны
и ядра (или их частицы, для некоторых особых приложений); эти строительные
блоки обычно комбинируются и образуют атомы и молекулы.
Однако вопреки мощи современной физики, наше знание всё ещё содержит оче
видные пробелы. Неустойчивое основание теории элементарных частиц ост
авляет некоторые пределы неопределёнными. Мы можем обнаружить новые ст
абильные частицы, которые "можно поместить в коробочку", такие как магнит
ные монополи или свободные кварки; если это так, они несомненно найдут се
бе применение. Мы можем даже найти поля дальнего действия или форму ради
ации, хотя это кажется всё более маловероятным. Наконец, некоторые новые
способы сталкивания частиц могут улучшить нашу способность превращать
известные частицы в другие известные частицы.
Но в целом, сложные аппаратные средства будут требовать сложных, устойчи
вых структур из частиц. Вне среды колапсирующей звезды, это значит струк
туры из атомов, которые хорошо описываются релятивистской квантовой ме
ханикой. Границы физики передвинулись. На теоретическом уровне физики и
щут универсальное описание взаимодействий всех возможных частиц, даже
частиц с наименьшим сроком жизни. На экспериментальном уровне они изуча
ют структуры осколков атомов, создаваемых столкновениями с высокими эн
ергиями в ускорителях частиц. Пока никакие новые устойчивые и полезные ч
астицы не выходят из таких столкновений, или возникают как остатки прошл
ых космических потрясений, атомы будут оставаться единственными строи
тельными блоками устойчивых аппаратных средств. И конструирование буд
ет оставаться игрой, в которую играют с помощью уже известных фигур по уж
е известным правилам. Новые частицы добавили бы новые фигуры, но не отмен
или бы правил.

Границы аппаратных средств


Действительно ли молекулярные машины Ц конец на пути миниатюризации? И
дея, что молекулярные машины могли бы стать шагом на пути ещё более мален
ьких "ядерных машин" кажется достаточно естественной. Один молодой челов
ек (студент последнего курса по экономике в Колумбийском университете) с
лышал о молекулярной технологии и её способности манипулировать атома
ми и сразу заключил, что молекулярная технология могла бы делать всё что
угодно, даже разлагать ядерные бомбы на безопасные свинцовые кирпичики
на расстоянии.
Молекулярная технология не может делать ничего подобного. Превращение
плутония в свинец (будь то на расстоянии или нет) находится вне возможнос
тей молекулярной технологии по той же причине, что и превращение свинца
в золото лежит вне возможностей алхимии.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117