Новый Мир ( № 10 2008)
Шрифт:
Очень бы хотелось отыскать подходящую метафору для представления о наномире. Ведь для теории относительности или для интерпретации квантовой механики такие метафоры были найдены, хотя это и непросто, и неоднозначно. Наномир-— это мир объектов, хотя бы одно измерение которых не превышает 100 нанометров (нанометр — 1 миллиардная часть метра, то есть примерно десять радиусов атома водорода). Но такого чисто количественного определения явно недостаточно.
В “Науке логики” Гегель заметил, что “в некотором смысле существуют только границы”. В гегелевской диалектике это утверждение имеет глубокие обоснования, но в данном случае я бы хотел оттолкнуться от этой мысли
На самом деле ответ на вопрос “Что такое нано?” на методологическом (или даже метафорическом) уровне сегодня мне неизвестен. Хотя есть попытки описания, но по большей части они либо сводятся к перечислению разнообразных объектов исследования — слабо связанных друг с другом, относящихся к самым разным областям науки (едва ли не ко всем известным на сегодня), либо берутся псевдонаучные обобщения, похожие то ли на алхимию, то ли на диалектический материализм. И тот и другой подходы выглядят неудовлетворительно.
Еще сравнительно недавно (всего-то лет двадцать пять назад) никакого наномира не было. Не потому, что не исследовались наноразмерные явления, а потому, что они не осознавались как нечто отличное и особенное.
Что же было? Макромир и микромир. И тот и другой имеют четкие определения. Макромир описывается классической механикой (в том числе и с релятивистскими поправками), а явления микромира — квантовой механикой. Эти описания настолько радикально отличаются друг от друга, что перепутать их трудно. Так, в квантовой механике не имеет смысла говорить о “траектории частицы”, а потому и об уравнении движения, а такие понятия, как “неопределенность” или “нелокальность”, просто не имеют классических аналогов. Наномир занимает своего рода промежуточное (или пограничное) положение по отношению и к классическому, и к квантовому.
Во введении к книге “Нанотехнологии. Азбука для всех” (о которой речь пойдет ниже) отмечен важный момент: “Наноматериалы обладают большой удельной площадью поверхности, ускоряющей взаимодействие между ними и средой, в которую они помещены”. Удельный вес поверхностных атомов для наночастиц тем больше, чем частица меньше. Если мы возьмем кубик 10Ѕ10Ѕ10 атомов, то на поверхности будут располагаться 488 атомов из 1000, то есть около половины. А если кубик 4Ѕ4Ѕ4, то на поверхности будут расположены 56 атомов из 64, то есть практически все.
Другой момент, который также можно назвать характеристическим для наномира, указан академиком В. Я. Шевченко в статье “Химическая самоорганизация в технологии наночастиц (нанотехнологии)”, приведенной в качестве введения к “Белой книге”: “Пространство, в котором явления самоорганизации имеют место, можно назвать наномиром или наносостоянием”. Самоорганизация — это возникновение структур из атомов без внешнего вмешательства, именно этот процесс предопределяет возникновение структуры ДНК. Согласно утверждению Шевченко, определяющим в процессе самоорганизации является не “истинная химическая или физическая природа упаковываемых субъединиц”, а геометрия пространства, которая “предопределяет и формирует структурную модель (универсальный оптимум) еще до того, как выбраны конкретные атомы или другие упаковываемые субъединицы и конкретные потенциалы взаимодействия”. Это напоминает общую теорию относительности, где именно геометрия пространства определяет все основные явления, в том числе гравитацию.
Наномир, вероятно, “появился”, когда произошло выделение особой области исследований, в которой квантовые явления вызываются классическими воздействиями (“сверху вниз”), и наоборот — квантовые эффекты порождают вполне классические последствия (“снизу вверх”). Это специфический мир, в котором определяющую роль играют именно границы. И этим он отличается и от классического мира “сплошных сред”, и от квантового корпускулярно-волнового мира, где нет никаких однозначных границ, только “облако вероятности”. И этот мир очень важен, может быть, важнее всего — потому что здесь “живут” клетки и зарождается жизнь.
Наномир — это гегелевский мир, в котором “в некотором смысле существуют только границы”. Конечно, это не утверждение, а только метафора.
Нанотехнологии. Азбука для всех. Под редакцией Ю. Д. Третьякова. М., “Физматлит”, 2008, 368 стр.
Эта книга представляет собой собрание статей в алфавитном порядке, которые по замыслу создателей должны обрисовать набор областей, сегодня относимых к нанотехнологиям.
К создателям этой “Азбуки” легко предъявлять претензии. Любое произведение в жанре словаря начинается с составления разумного словника. Это нетрудно, когда область является очерченной содержательно. Например, я легко могу себе представить “Азбуку металлов”. В случае с нанотехнологиями такой подход представляется рискованным, поскольку “словник” слабо представляют даже сами авторы “Азбуки”. Не потому, что они некомпетентны, а потому, что нанотехнологии не определены сегодня и не ясно, что будет отнесено к ним завтра. Например, в “Азбуке” нет такой области, как “Спинтроника”, которая на наноуровне разрабатывает новые типы компьютерной памяти.
Вероятно, прежде чем составлять словарь, нужно сформулировать четкий критерий включения в него статьи. Или по крайней мере внятно объяснить, что в этот словарь не входит: например, слова на иностранных языках в “Толковый словарь русского языка” входить не должны. И в этом случае все непросто — поскольку возникают разногласия, касающиеся заимствований, но в общих чертах проблему решить можно. Насколько я могу судить, таким критерием авторы “Азбуки” не располагают. Но они пошли на риск и, по-моему, не прогадали.
Им многое удалось. Есть статьи просто блестящие, например “Нанолитография”, есть меньшие удачи. Но попытка достойна всяческого уважения, несмотря на то что это “Азбука” отнюдь не для всех, а, скажем так, “для продвинутых пользователей”.
На мой взгляд, такого рода “Азбука” должна существовать не в виде книги, а в виде интернет-проекта, то есть некоторого постоянно пополняемого списка модифицируемых статей. Причем и в этом случае нужно сначала предъявить некоторый ясный критерий отбора, понятный не только авторам, но и читателям. Иначе мы столкнемся с неограниченно растущим списком, поскольку принадлежность объекта исследования к наномиру является сегодня своего рода гарантией если не получения финансирования, то по крайней мере общественного внимания.
Андрюшин Е. А. Сила нанотехнологий: наука&бизнес. М., “Фонд „Успехи физики””, 2007, 160 стр.
Главное достоинство этой книги в точно найденном темпе изложения. Автор никуда не торопится. Это трудно, поскольку материал, который охватывают на сегодня нанотехногии, необозрим, и, взявшись писать на эту тему, трудно не сбиться на скороговорку. Но автор без всякой суеты начинает свой рассказ с глубоких квантовых понятий (квантовых ям, разрешенных уровней, строения металлов и диэлектриков) и потом постепенно переходит к более конкретным вещам, например к электрическому току.