神通廣大的“實(shí)用霧”

“他想他看到了一頭大象正在吹笛，可是等一眨眼工夫，他發(fā)現(xiàn)那不過(guò)是妻子寫來(lái)的一封信……他想他看到了一頭野牛棲息在煙囪上，可是等他定睛再看，發(fā)現(xiàn)那是他姐姐的丈夫的舅舅的哥哥的爺爺?shù)闹杜边@是英國(guó)小說(shuō)家、《愛麗絲漫游奇境》的作者利維斯·卡羅爾在另一本書上描寫的有趣情景。像這樣變幻莫測(cè)的仙境在童話和傳說(shuō)故事中俯拾皆是。小時(shí)候看這些書，我們幼小的心靈總是毫不猶豫地把這些事當(dāng)真，直到稍微大點(diǎn)才明白這些都是人編造出來(lái)的。不過(guò)話又說(shuō)回來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這種夢(mèng)幻般的仙境也許有一天真的能變成現(xiàn)實(shí)也未可知。這不，美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家約翰·霍爾就提出了一個(gè)用納米技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)它的構(gòu)想。

霍爾為自己構(gòu)想的創(chuàng)造物取名為“實(shí)用霧”。說(shuō)實(shí)話，這個(gè)名稱比起它可以實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)真是太缺乏想象力了?！皩?shí)用霧”由一大群能自我復(fù)制的智能型納米機(jī)器人組成。這些納米機(jī)器人身上有12只手臂，還有接收天線，因此可以通過(guò)無(wú)線電遙控。它們平時(shí)漂浮在空中，或者附在地板上，你的肉眼是覺察不到的。當(dāng)你需要什么的時(shí)候，你只要往電腦上輸入命令，電腦向空中發(fā)出無(wú)線電波，接到命令后這些納米機(jī)器人立刻聚攏來(lái)變出你想要的東西?！拔乙蛔潜?”于是，你眼前就出現(xiàn)了一座魔幻城堡?！拔乙活^正在吹牛的牛!”于是，你眼前立馬出現(xiàn)兩頭牛，其中一頭正往另一頭的肚子里吹氣(當(dāng)然這是因?yàn)槟愕拿钕碌貌粔驕?zhǔn)確，讓納米機(jī)器人誤解了你的原意所致)。

我們知道，顏色和反光度是由一個(gè)物體的物理性質(zhì)所決定的，這些納米機(jī)器人是如此之微小，以至于可以通過(guò)程序控制來(lái)細(xì)膩地模擬任何宏觀物體的大多數(shù)物理性質(zhì)(包括空氣和水)，幾乎精確到人的感覺無(wú)法分辨真假的地步。

生活中的好伙伴

你可以讓你的房間里充滿這種納米霧，用來(lái)裝飾房間。你不必粉刷墻壁，只需讓墻壁罩上一層“實(shí)用霧”，它就能每天變化出不同的顏色來(lái)，甚至你可以把它用作從地板到天花板的電視屏幕。你的地板永遠(yuǎn)不會(huì)弄臟，看起來(lái)像硬木做的，但感覺又像泡沫塑料。并且你不需要擺設(shè)家具，因?yàn)椤皩?shí)用霧”能隨時(shí)變幻出你想要的任何一種家具來(lái)。實(shí)際上，你的整個(gè)室內(nèi)環(huán)境都可以用“實(shí)用霧”來(lái)建造。除了食物，它能形成任何你想要的東西，并且任何時(shí)候你不需要它們了，揮揮手，這些微型納米機(jī)器人就會(huì)作鳥獸散，重新變作地板的一部分。

你想在你家里招待朋友，而又不想勞駕他親自跑一趟嗎?呵呵，這種神通廣大的“實(shí)用霧”也一樣能替你辦到。你們倆可以把自己房子內(nèi)的環(huán)境設(shè)計(jì)成同種樣式，然后“實(shí)用霧”就在你家里根據(jù)你的命令復(fù)制出你的朋友來(lái)，而與此同時(shí)，你的復(fù)制品則到了他家里。

然后，你周圍的“實(shí)用霧”能感知你的動(dòng)作，并把這些信息通過(guò)無(wú)線電及時(shí)傳到你的復(fù)制品那里，指揮在你朋友家中作客的“你”，這樣“他”就能復(fù)制你的—舉一動(dòng)，在你朋友看來(lái)，那完全是個(gè)真實(shí)的你。同樣道理，在你家作客的“你的朋友”與真人也幾乎別無(wú)二致，只要你倆別打起架來(lái)。假如你真把“你的朋友”當(dāng)作真人并打起來(lái)，那你可就倒大霉了。因?yàn)椤澳愕呐笥选笔怯杉{米材料做成的，是那么堅(jiān)實(shí)，你只有挨揍的份。不過(guò)，在你朋友家里，恰恰是“你”把他打趴下了，所以一切扯平。最后兩人都頭破血流，唯有這種鬼怪似的納米霧打著唿哨揚(yáng)長(zhǎng)而去。

你也可以用“實(shí)用霧”來(lái)做你的汽車，這樣你可以天天換花樣，每天都擁有一輛“新車”。但比這還好的是，汽車的內(nèi)部正像它的外殼一樣，里面也充滿了納米小機(jī)器人，但你要戴上一種特殊的全息眼罩才能看到它們。盡管比空氣重，“實(shí)用霧”卻被電腦程序控制來(lái)模擬空氣的物理性質(zhì)，這樣你就感覺不到它。但是如果突然發(fā)生一場(chǎng)撞車，它又會(huì)即刻形成一條臨時(shí)的“安全帶”保護(hù)你的每一寸身體。即使發(fā)生了時(shí)速160千米/小時(shí)的撞車事故，你也不會(huì)因此掉一根頭發(fā)。

不過(guò)，你是永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生時(shí)速160千米/小時(shí)的撞車事故的。記住，每一個(gè)納米機(jī)器人都帶有一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，這樣它們就能夠以老練的方式相互交流，協(xié)調(diào)行動(dòng)。你只要簡(jiǎn)單地在你的道路前方鋪上一層厚厚的納米機(jī)器人。然后你的汽車向它們不停地詢問(wèn)前面的路況，這樣你就可以避免撞車了。

你也許禁不住要問(wèn)，哪來(lái)那么多納米機(jī)器人呢?答曰:這些納米機(jī)器人能夠自我復(fù)制。因此，未來(lái)的公路上它們會(huì)像柏油和水泥一樣普通和廉價(jià)。

如何制造“實(shí)用霧”?

前面的一通描述我想一定已經(jīng)吊起了你的胃口。你肯定已經(jīng)忍不住要問(wèn):這種技術(shù)為何能這么神通廣大，上面的描述包含有多少真實(shí)的成分?霍爾教授在一篇文章中已經(jīng)對(duì)這種納米機(jī)器人做了許多技術(shù)細(xì)節(jié)上的描述。

霍爾把這樣一個(gè)納米機(jī)器人叫做“小霧滴”。每個(gè)小霧滴都只有一個(gè)人體細(xì)胞大小，從它身上伸出12只手臂，形成十二面體。霧滴的中心幾近于球體，直徑10個(gè)微米。這些手臂直徑5微米，長(zhǎng)50微米。整個(gè)霧滴近似于直徑100微米的球體。每個(gè)

霧滴重20微克，包含5×1015個(gè)原子。它的機(jī)械動(dòng)作精度可達(dá)1個(gè)微米。

這些手臂可以伸縮、旋轉(zhuǎn)，尾端附有鉗子。鉗子上有三個(gè)手指。兩個(gè)小霧滴可以通過(guò)手指抓在一起。當(dāng)很多小霧滴連接在一起時(shí)，就形成像晶體一樣堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)格狀。但這網(wǎng)格又有很好的伸縮性，每個(gè)小霧滴能夠在任何方向收縮40%的長(zhǎng)度，網(wǎng)格所占體積可以縮小為原先的萬(wàn)分之一。這種良好的伸縮性就是納米霧滴模擬能力非常強(qiáng)的原因之一。

通過(guò)這樣一種設(shè)計(jì)，指揮人員能向1立方微米的空間每秒發(fā)布100億條指令，每立方微米的“實(shí)用霧”其電動(dòng)馬達(dá)的能量消耗不到1微瓦。

當(dāng)然，“實(shí)用霧”盡管神通廣大，但也不是萬(wàn)能的。它能精確地模擬人的視覺、聽覺甚至觸覺環(huán)境，但卻無(wú)法模擬人的味覺和嗅覺環(huán)境。由“實(shí)用霧”變出來(lái)的“烤鴨”也許看起來(lái)十分誘人，但假如你忍不住去咬一口，這下你可就慘了!這是能夠理解的，由這樣一些硬梆梆的鐵家伙組成的“烤鴨”，你當(dāng)然無(wú)法聞出和咀嚼出肉味來(lái)。它只是娛人耳目、引你上當(dāng)而已，在這種情況下，寧可相信你的鼻子，也不要相信你的眼睛。

目前的納米技術(shù)要制造出這樣一個(gè)小機(jī)器人是不成問(wèn)題的，但要制造出成千上萬(wàn)個(gè)就比較困難了。而假如沒有成千上萬(wàn)個(gè)小霧滴聯(lián)合行動(dòng)，“實(shí)用霧”就失去了它的作用。所以科學(xué)家們正在尋求制造出能夠像細(xì)菌和病毒一樣自我復(fù)制的納米機(jī)器人。這在理論上是沒問(wèn)題的，但在技術(shù)上還困難重重。只要克服了這一點(diǎn)，那么童話中的夢(mèng)幻仙境就離我們不再遙遠(yuǎn)了。

(選自《科學(xué)之謎》)