Молекулярные силы имеют мало вл
ияния на ядра атомов. Атомы содержат в себе более 99,9 процентов атомной мас
сы и занимают около 1/1.000.000.000.000.000 его объёма. В сравнении с ядром, остальная част
ь атома (электронное облако) меньше, чем пушинка. Пытаться изменить ядро, т
ыкая в него молекулой Ц это даже более бесполезно, чем пытаться расплющ
ить стальной шарик от подшипника, тыкая в него шаром воздушной сахарной
ваты. Молекулярная технология может сортировать и переупорядочивать а
томы, но она не может достичь ядра, чтобы изменить тип атома.
Наномашины не могут быть полезны в построении машин размером ядра, даже
если они могли бы существовать. Очевидно они не могут, по крайней мере при
условиях, которые мы можем создать в лаборатории. Машины должны иметь не
которое число частей в близком контакте, но плотно упакованные ядра ярос
тно отталкивают друг друга. Когда расщеплялись ядра при взрыве Хиросимы
, большая часть энергии высвободилась из-за свирепого электростатическ
ого отталкивания только что расщеплённых половинок. Хорошо известная т
рудность слияния ядер происходит из той же самой проблемы отталкивания
ядер.
В добавок к расщеплению или слиянию, ядра можно заставить испускать или
поглощать различные типы излучения. В одном из методов их заставляют дви
гаться по спирали так, чтобы получать полезную информацию, позволяя докт
орам делать медицинские изображения, основанные на ядерном магнитном р
езонансе. Но все эти явления опираются только на свойства хорошо разделё
нных ядер. Изолированное ядро слишком просто, чтобы действовать как маши
на или электронная схема. Ядра можно заставить сблизиться, но только при
громадном давлении, которое обнаруживается внутри коллапсирующих звёз
д. Занятия конструированием в таких условиях представляло бы существен
ные трудности, даже если коллапсирующая звезда была бы у нас в руках.
Это возвращает нас к основному вопросу: что мы можем сделать, нужным обра
зом упорядочивая атомы? Некоторые пределы уже кажутся понятными. Самый п
рочный возможный материал будет иметь грубо в десять раз больше прочнос
ть, чем сегодняшний самый прочный стальной провод. (Самый прочный матери
ал для изготовления кабелей, по-видимому Ц карбин, форма углерода, имеющ
ая атомы, упорядоченные в прямые цепочки.) Представляется, что тепловые в
ибрации при обычных давлениях будут разрывать самые прочные твёрдые ма
териалы при температурах около четырёх тысяч градусов Цельсия (примерн
о на полторы тысячи градусов прохладнее, чем на поверхности Солнца).
Эти грубые свойства материи Ц прочность и жароустойчивость не могут бы
ть существенно улучшены посредством сложного, умно устроенного упоряд
очивания атомов. Кажется вероятным, что наилучшие структуры будут доста
точно простые и правильные. Другие довольно простые цели включают перед
ачу тепла, изоляцию от тепла, передачу электрического тока, электрическу
ю изоляцию, передачу света, отражение света и поглощение света.
Для некоторых целей, погоня за совершенством приведёт к простым структу
рам; для других она приведёт к конструкционным проблемам, которые нет ни
какой надежды разрешить. Разработка наилучшего возможного переключающ
его компонента для компьютера может оказаться достаточно простой; разр
аботка наилучшего возможного компьютера будет намного более сложной. В
действительности, то, что мы рассматриваем как "наилучшее возможное" буд
ет зависеть от многих факторов, включая стоимость материи, энергии и вре
мени Ц и от того, что мы собираемся вычислять. В любом конструкторском пр
оекте, то, что мы называем «лучшим» зависит от бесконечно многих факторо
в, включая плохо определяемые и постоянно меняющиеся человеческие потр
ебности. Что более важно, даже когда «лучшее» определено, стоимость поис
ка последнего прироста в улучшении, которое отделяет наилучшее от прост
о отличного может не стоить своей цены. Однако мы можем игнорировать все
такие вопросы, как сложность и стоимость разработки, когда рассматривае
м, действительно ли существуют пределы.
Чтобы определить предел, нужно выбрать направление, шкалу качества. Если
двигаться по какому-то направлению, в сторону, определённую как «лучше»,
то обязательно будет что-то «наилучшее». Структура упорядочивания атом
ов определяет свойства аппаратных средств, а согласно квантовой механи
ке, множество возможных способов упорядочивания конечно Ц более чем ас
трономически огромно, но не бесконечно. Математически следует, что при я
сной цели, некоторое одно из этих способов упорядочивания должно быть на
илучшим, или близким к нему. Как в шахматах, ограниченное число фигур и ход
ов ограничивает способы упорядочивания и, значит, возможности. Однако и
в шахматах, и в конструировании, множество возможного в этих пределах не
исчерпаемо.
Знать лишь фундаментальные законы материи не достаточно, чтобы сказать
точно, где лежат все пределы. Мы кроме того должны встретиться со сложнос
тями конструирования. Наше знание о некоторых ограничениях остаётся в б
ольших пределах: "Мы знаем только то, что предел лежит между этой точкой (н
есколько шагов вперёд) и той (пятнышко где-то у линии горизонта)". Ассембле
ры откроют путь к пределам, где бы они ни были, а системы автоматического и
нжиниринга ускорят прогресс по пути к этому. Абсолютное совершенство ча
сто оказывает неуловимым, но бегущие вверх часто оказываются почти окол
о него.
По мере того, как мы будем продвигаться к действительным пределам, наши с
пособности будут во всё больших областях технологии прекращать расти.
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