世界上一切物质都是由原子组成的,原子实在是微乎其微,假如把一个桔子放大到地球那么大,那么桔子里的原子的体积也只相当于小葡萄,在这样微小的原子水平合成或者改变物质的结构、形态,对原子进行重新排列组合,这就是所谓的毫微技术。
在这种微观至极的领域做事情实在不是件容易的事,一毫微米只有一毫米的千分之一的千分之一,美国加州的毫微技术专家莫尔科勒说,毫微技术的理论基础实际非常简单,就是利用原子来生产各种产品,产品的特性取决于原子是如何排列组合的。如果把煤炭的原子重新排列组合就能得到钻石;把沙子的原子重新排列再加上一些杂质就能得到电脑的微处理器;在尘埃、水和空气的原子方面做些文章就能做成土豆。莫尔科勒博士把钻石、电脑微处理器、土豆以及一切物质中的原子比做儿童玩的积木,儿童在玩积木时把各种条条块块拼在一起就能搭成房子和汽车,同样只要有了足够的原子,用毫微技术把它们正确地组合就能够创造出真的房子和汽车。
莫尔科勒博士指出,其实每当人们进行建筑和生产时就已经在进行原子的重新组合了,只不过这种组合是简单的改变而已。莫尔科勒说,看一看人们现在安排原子的方式就会发现,人们实际是大刀阔斧的乱做,就好比大自然给人类一套积木,但人类却戴着拳击手套来摆弄,随便把几块积木堆成一堆,得不到想要的东西,而毫微技术就是让人摘下手套,从头安排大自然送来的积木。克里格是一位未来学家和软件设计师,他说有的人虽然喜欢肉的味道,但强烈反对杀生,所以只好成为素食者,将来的毫微技术就可以解决这个矛盾。比如可以有一部专门生产牛排的机器,机器在分子一级制造的牛排其化学成分和结构同真的牛排是一模一样的,但绝对不是牛身上的肉,而是由机器用从空气中取得的水、碳、氧和氢等化学成分合成的。事实上可以用这些基本化学物质合成任何一种食物。如果这—设想成为现实,那将会产生对环境极其有利的影响,养牛需要占用大面积的土地、大量的水源和粮食,而在毫微实验室里用来制造所谓仿真牛的材料就像尘埃和空气一样可以信手拈来。
莫尔科勒博士说,在人们现实生活的周围已经有不少毫微机器,看看周围的世界到处都是活的有机体和活的分子机器,这说明有关分子机器的基本原则同任何物理基本法则都不冲突。莫尔科勒以普通的土豆为例,称土豆为现代生物学的奇迹,因为每一个土豆里的成千上万个基因在复杂的微型分子机器里生产成千上万个蛋白质分子,而且土豆本身种在地里就能长出更多的土豆。莫尔科勒说,按照同样的原则将来应该可以制造出自己能复制自己的机器。但原子的体积微乎其微,如果我们像堆积木那样把原子一个一个拿来拼成东西,恐怕几百年也做不出一个土豆,因此毫微技术必须仿照自然界生物的成长和发展过程。在生物成长过程中,无数分子机器按照DNA包含的编码指令组装细胞,在进化过程中基因系列会发生一些变化,人工毫微技术也要依靠分子,只不过是由人来设计而且根据人的需要加以调整。
由于原子小得出奇,天然和人工毫微技术都必须制造出一些毫微机器,然后再用它们制造出能够合成最后产品的毫微机器。美国伊利诺伊州技术学院的欧文教授解释说,即使只制造最简单的产品也需要大量的毫微机器,人不可能制造出如此多的机器,因此只能让毫微机器自我复制,一变二、二变四、四变八,直到有了几百亿甚至成千上万亿毫微机器才能真正有实用价值。但是一旦有了这么多分子大小的物质,人又怎么才能够控制它们的变化、变化其时间以及结果呢?莫尔科勒博士说,这要依靠毫微电脑来帮忙,毫微技术带来的好处之一就是大大提高了电脑的功能。我们将来制成的电脑可能只有一块糖果那么大,但它的运算功能会比把现在世界上所有电脑联在一起的功能还要大,我们将制造出分子开关和分子线路,然后进行组装就得到一部零部件只有分子大小然而却威力无比的电脑。
欧文教授说,如果能有毫微电脑,再把它同无数毫微机器连接起来,像人们摆弄汽车那样进行各种各样的转换,那么就能在人肉眼看不见的世界呼风唤雨。例如在医学里也许可能把数亿只毫微潜艇注入到人的血管,这些治疗机器以人体内的氧气和葡萄糖为原料,在人体内寻找和消除多余的脂肪沉积物、毒素,它可以分析人的DNA,决定是否有必要修复或者消除某个细胞,比如发现癌细胞后它可以把它还原成基本成分,然后利用人体正常的新陈代谢功能把它消除。这意味着不仅癌症不再是不治之症,而且还能够治愈其他很多疑难病症。另外,毫微电脑还能治疗新出现的病症,具体的做法是先让毫微电脑记住健康细胞的基因组合,然后再派出无数毫微机器进入人体,一旦发现哪个细胞的基因偏离了健康细胞的基因排列就进行修复或者予以消除。
毫微技术还可以帮助人们了解迄今为止只知其然不知其所以然的意识和大脑思维,如果能逐个分析大脑的原子就有可能了解人的思维过程以及精神世界和物质世界之间的联系。专家们设想,将来甚至有可能利用毫微电脑把人的思维和性格直接传输到普通的电脑中去。除了在人体领域外,毫微技术在物质领域也有广阔的用武之地,比如可以用无数分子大小的毫微电脑传感器和其他毫微机器制造椅子,表面看上去这是一把普通的椅子,但它能根据使用者的体型或个人喜好自动改变形状。
在宇航方面毫微技术更会带来革命性的变化,美国宇航专家说,将来有一天可以用毫微技术开发出比钻石还坚固,但比目前的宇航材料更轻的宇航特殊材料,用于制造宇宙飞船,可以把设备和人送人太空的费用从现在的一公斤几万美元降低到将来的一公斤几十美元。目前加满燃料的航天飞机起飞重量有2000吨,最多送7名宇航员上天,而利用毫微技术新材料的航天飞机虽然可能只有三四吨重,但却能把4个人送入太空。
如同人类历史上开发的许多其他新技术一样,毫微技术的用途也会有正反两个方面,即既可以用于消除饥饿、疾病和环境污染,又可以用于威胁整个世界的生存。精通毫微技术的恐怖分子可以轻而易举地生产并向空气中散发致命的细菌危害整个地球。不管人们是否喜欢毫微技术,看来这种精妙绝伦的技术迟早要到来。事实上人们目前已经创造出了世界上第一枚人工毫微机器,美国康奈尔大学科研人员在1997年7月成功地制造出了像一个人血细胞一样大的电子吉他,其每一根弦的宽度只有100个原子,这把只能用电子显微镜才能看得见的电子吉他的音乐无疑是奏响了人类进入毫微技术时代的序曲,相信在不久的将来会有更多更先进的毫微机器陆续问世。