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纳米技术:黑暗的另一半

2003-07-23 10:58 作者:鲁伊 2003年第28期
李安的新片《绿巨人》里,让一个素常温文尔雅的科学家变成能将M1坦克高高抛起的巨大绿色怪物的,是他体内超微型纳米机械和伽玛射线辐射的共同作用。如果纳米技术也会生气而且生气的话,那又会是什么样子呢?

德雷斯勒设想的用灰色粘质而导致的“世界末日”。届时,数以千兆计的具有自我复制能力的纳米机械会疯狂地将地球上所有的原子物质都重新排列组合,变成其自身,从而形成一团犹如灰色云团的纳米机械群

“别让我生气,你是不愿意看到我生气后的样子的。”李安的新片《绿巨人》里,身体发生突变后的布鲁斯·班纳经常阴郁地这样说。让一个素常温文尔雅的科学家变成能将M1坦克高高抛起的巨大绿色怪物的,是他体内超微型纳米机械和伽玛射线辐射的共同作用。如果纳米技术也会生气而且生气的话,那又会是什么样子呢?

喜欢给自己树立假想敌大约是人类的天性,在科幻作品及层出不穷的预言人类命运的新书里,从核能到转基因食品再到克隆技术,都能成为人类灭绝的原因。最近,一个新的敌人又渐渐浮出水面,那就是已经很热门、还将更热门下去的纳米技术。

7月1日,《科学》杂志网站上的新闻说,美国国会正在制定法案,要求政府在为纳米技术研究投资之前加以审核,而英国政府也正加紧考察纳米技术的优点和潜在的危险。在这几周前,绿色和平组织、英国基因观察组织和ETC组织(Action Group on Erosion, Technology and Concentration)在布鲁塞尔召开讨论会,旨在唤醒公众重视纳米技术的潜在危害。

“纳米级颗粒是如此微小,它能够穿透你的皮肤,进入你的肺部,在你的体内自由漫游而不会受到免疫系统的干扰。”ETC组织负责人吉姆·托马斯(Jim Thomas)在接受《连线》杂志记者采访时指出,“研究显示,不管是什么物质,当体积缩小到超微级时,它的毒性都会变得更大。”因为这个原因,托马斯请求推迟纳米粒子的研发,直到有清晰明确、一致同意的安全程序问世后再继续进行。此外,他还认为,人们应当将纳米技术对社会、民主、文化和环境的影响都加入到考量的范畴内。

托马斯的看法并没有获得查德·弥尔金(Chad Mirkin)的认同。作为西北大学纳米技术研究院的负责人,弥尔金指出,事实上,自然界中的许多分子都是纳米级的,“我们每天都在呼吸着纳米粒子”。弥尔金认为,提出这些主张的人有着良好的初衷,但是却缺乏关于纳米技术的常识。

什么是纳米技术?虽然时至今日,纳米几乎已经成为最时髦的科学名词,连球鞋和涂料都要扯上它来做大旗,但即使在学界中,对纳米技术的确切范畴也没能有一个定论。总的来说,纳米技术是一系列使操纵纳米级——以十亿分之一米为计量单位——物质成为可能的技术。这个名词最早由麻省理工学院的埃里克·德雷斯勒(Eric Drexler)在上世纪80年代提出。纳米技术并不是一个独立的领域,从化学、生物学到材料科学,只要与处理纳米粒子相关,就都可以归入纳米技术的范畴内。

在1986年出版的《创造的引擎》(Engines of Creation)中,德雷斯勒曾详尽描述了操作原子大小物质的各种纳米技术的现状、未来发展潜力和危险。这一方面激起了人们对纳米技术的兴趣,但另一方面,也让许多人对纳米技术的未来忧心忡忡。“纳米技术的危险性远远高出它的益处。”整个90年代,这种论点一直在科学界中广泛存在。2000年底,《发现》杂志曾评出21世纪20大危险,纳米技术与行星撞地球及全球疫病一道,并列为其中之一。

那么,在科学家眼中,纳米技术的危险又在哪里呢?这还得从德雷斯勒说起。在他的书中,德雷斯勒设想过一种叫做“装配工”(Assembler)的纳米机械(nanomachine,有时也称为nanite)。通过原子的抓取和放置,这种人造的分子大小的纳米机械能够像人体内的蛋白质和酶一样,制造出任何东西,比如电视机和电脑——当然,也包括它们自己。

科学家们由此开始担心:这些装配工如果能够听从人的善意指挥,固然是一件好事,但如果控制程序出现错误或被人恶意利用,是否会像计算机蠕虫病毒那样无限度自我复制下去,从而覆盖并毁灭整个地球?

科学家们给这种可能蔓延成灾、数目巨大的纳米机械起了个名字:灰色粘质(Grey Goo,也称为灰胶)。灰色粘质威胁论的支持者包括《侏罗纪公园》的作者迈克尔·克莱顿(Michael Crichton)和SUN公司的创始人之一比尔·乔(Bill Joy)。后者撰写过一篇名为《为什么未来不需要我们》(Why The Future Doesn’t Need Us)的文章,指出纳米技术很可能将在21世纪将人类本身变成“濒危动物”。许多时候,这篇文章被与爱因斯坦那封著名的反对曼哈顿计划的信相提并论。

有趣的是,最近,英国的查尔斯王子也加入到了灰色粘质威胁论的支持者阵营中。今年5月,查尔斯王子称,他因灰色粘质而深感困惑。目前,英国皇家工程学院和皇家科学院都展开了对纳米技术危险性的调查。

在全世界的纳米技术研究者范围内,目前的主流意见依然认为,灰色粘质威胁论不太可能成为现实。首先,从目前研究进展看来,造出小到直径只有十几纳米大小的纳米机械还远不可能。此外,人类还不知道如何制造可以自我复制的机器,无论是纳米级的还是厘米级的。最后,即使有了极其微小的可以自我复制的纳米机械,它们在组合装配原子的过程中也将遇到许多有悖于已知化学和物理学原理的难题。因此,灰色粘质目前还只是一种遥远的威胁。

然而,科学上有许多曾认为绝无可能但后来却成为事实的先例。拿前不久披露出来的燃料电池问题来说,布什政府曾将以液氢为动力的燃料电池作为清洁可靠的未来理想能源加以推广,并投入巨资进行相关的研发工作。但是,研究人员却发现,在燃料电池的制作和运输过程中,很容易发生泄漏,这些泄漏的氢气对大气层和地球环境的破坏甚至更甚于氟利昂。

目前,德雷斯勒所在的研究所已经制定出一些防止粘质产生的指导性原则,如不允许自我复制纳米机械在自然的无控制情况下进行复制,以及预先设定它们的复制次数等等。6月份,美国参议院商业委员会向美国纳米技术筹备中心每年拨款500万美元,授权它审查与纳米技术相关的伦理问题。类似法规还将陆续在美国、英国、加拿大出台。“纳米技术不像人们想象的那么尽善尽美,但我们努力让它也不像人们想象的那么危机重重。”美国纳米技术筹备中心的负责人说。

有关纳米研究的数字

2003年,全世界投入用于纳米技术研究和开发的资金将超过30亿美元。

亚洲在纳米技术领域处于领先地位。据预测,按照现在的发展趋势,到2010年,全世界90%的纳米技术科学家是亚洲人,其中50%工作在亚洲。

日本1997年用于纳米技术研究的资金为1.2亿美元,到2002年,这个数字已经上升到了7.5亿美元。

纳米技术是自冷战时期“太空竞赛”后美国政府投资最多的科学研究项目,甚至超过了人类基因组项目。从2000年起,美国政府约向其中投入了20亿美元的资金。

尽管全球风险投资的总额在2001到2002年间显著下降,但投入到纳米技术研究领域的风险投资却大幅度增加。从1999年起,一共注入了9亿美元的风险投资,其中有3.86亿是在2002年投入的。

根据2002年的统计数据,IBM公司拥有的纳米专利数量全球第一,三星位居第二。

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