Атомы в мире малого

Когда мы вторгаемся в мир очень-очень малого — пусть это будет цепочка из семи атомов, — у нас возникает масса новых явлений, которые предоставляют совершенно новые возможности для дизайна. Поведение атомов на малых масштабах не имеет ничего общего с их поведением на больших размерах, поскольку они подчиняются законам квантовой механики. Когда мы «спускаемся вниз» и «заигрываем» с атомами, мы работаем с другими законами и ждем иного поведения. Мы можем создавать вещи различными способами. Можно использовать не просто электрические контуры, но и системы, содержащие квантованные уровни энергии или взаимодействие квантово-механических спинов и тому подобное. Если мы продвинемся в уменьшении размеров достаточно далеко, обнаружим, что при серийном производстве все наши устройства становятся абсолютными копиями друг друга. Нельзя построить две совершенно одинаковые большие машины. Но если высота вашей машины составляет только 100 атомов, вам нужно построить ее лишь с точностью до 0,5 %, чтобы убедиться, что другие машины точно того же размера — то есть 100 атомов в высоту!

На атомном уровне мы имеем дело с новыми видами сил, возможностей и эффектов. Проблемы создания и воспроизводства новых материалов будут совершенно другими. Как я уже говорил, меня воодушевляют биологические явления, в которых химические силы используются в повторяющейся форме для создания всех видов фантастических и непонятных эффектов, например человека (один из которых — автор этих строк). Принципы физики, насколько я их вижу, не противоречат возможности маневрирования положением — атом за атомом. Мы не пытаемся здесь нарушить какой-нибудь закон; такое расположение атомов принципиально возможно, но практически не осуществлено — мы, люди, слишком большие создания!

В конце концов, можно провести химический синтез. Химик приходит к нам и говорит: «Слушайте, я хочу создать молекулу, в которой атомы расположены так-то. Сделайте мне такую молекулу». Химик делает непостижимые вещи, когда хочет сделать такую-то молекулу. Он знает, что она должна иметь форму кольца, он начинает смешивать то и это, он ее встряхивает и совершает всякие манипуляции. И в конце трудоемкого процесса он обычно добивается успеха — синтезирует то, что нужно. Между тем я получаю работающие устройства — мы создали их физическими методами, а химик будет придумывать, как синтезировать абсолютно все, что угодно — фактически бесполезные вещи.

Однако интересно, что для физика принципиально возможно синтезировать любую химическую субстанцию, которую описывает химик (по крайней мере я так думаю). Задайте очередность — и физик синтезирует ее. Как? Разложите атомы там, где говорит химик, и вы получите субстанцию. Теперь вы могли бы спросить: «Кто это должен делать и зачем?» Да, указав несколько экономических приложений, я понимаю, что у вас может возникнуть причина для веселья. Так повеселитесь немного! Давайте устроим соревнование между лабораториями. Пусть одна лаборатория сделает крошечный мотор, который она передаст другой лаборатории, а та возвратит ее обратно с приспособлениями внутри вала первого мотора.