从来没有哪一个30年像过去30年那样经历了如此之长的技术发展历程。当然是指科学和技术领域所获成就的常增曲线。

　　设想一下没有蜂窝电话、无绳电话、BP机、传真机1应答机、录像机、摄录一体机、有线电视、CD机、随身听、微波炉、个人电脑和万维网的时代。那时，只有少数人才能奢侈地对电视进行遥控。那是只有手控模拟装置的“黑暗年代”，我们的祖父母、父母和我们都不得不忍受没有装备激光阅读器的付帐台那繁琐的收银程序。

　　如今，基于计算机技术领域所取得的超常进步，加之生物技术和基因技术所取得的进展，人类已经有能力探索微观世界。20世纪80年代末期，人们利用一种能对单个原子成像并能移动单个原子的新型显微镜，成功地用35个原子拼写出“IBM"标志。这意味着人类能精确地操作原子，显示了人类的力量。

　　技术正在迅速进步，一些技术奇迹已经初露端倪。如果您遇到了能满足您3个愿望的瓶中妖怪，您会说出什么样的愿望呢？是拥有物质财富？是结束饥荒？是绕土星运行的太空舱？还是增强智能？抑或是永葆青春，长生不老？

　　如果我遇见了瓶中妖怪，我将只有一个愿望，即纳米技术。

　　计算机几乎能够不花成本地复制信息。人们正在努力发明崭新的设备，它们处理原子就像计算机处理信息一样，其作业成本将忽略不计。这样，消费品将能自动制造，传统劳动力将不再需要。这就像施乐复印机能够快速提供无数的复印件，而无需秘书一遍遍地重新打出原件的内容。

　　小型化趋势推动着电子学的发展。就像土豆植株中的蛋白质操纵着土壤中和水中的原子以便完成自身的复制一样，小型化将最终产生能够操纵单个原子的人造工具。不论是自然的(生物的)还是人工的自我复制过程，其秘密均在于预制件。生物利用原子这种预制件进行复制，不久人类也将能够利用原子开展人工复制。现在的原子仍与最初因大爆炸的能量而凝聚起来时一样新、一样干净。原子共有92种。属于同一种类的原子具有相同的电学性质，并且就像Lego砖块那样，能够彼此紧密结合。

　　化学和工程的强制“联姻”——分子纳米技术将使得操纵原子成为可能。一旦我们能在某一在建的结构上随意安放原子，就有可能根据工程师的设计(当然要遵循常规的化学规律)合成出自然界中没有的超级大分子。通过利用那些拥有常见物理属性的原材料(如在具有超级强度的钻石中的碳原子)，将有可能构建出某些结构、大结构和微结构(微机械)。理想的、可编程的“纳米机”(nanites)， 就是由原子大小的部件所构成的微机械。利用特定的原子和能源，纳米机能自我复制。而且纳米机生产产品时，既无需传统的制造技术，也不会带来任何副产品。没有浪费和副反应的纳米技术是超级绿色技术。预计在未来20年内，被恰当编程的纳米机将能用于治理已有的工业污染。

　　纳米技术以提供“万能装配器”为目标。仅仅依靠原子这种原材料，万能装配器就能生产出各种消费品。万能装配器还能自我复制，您可以将复制品送给朋友。这样，几乎任何需求都能用万能装配器这种家用电器来满足。此时，经济会发生什么样的变化呢？这将是一个很值得探讨的问题。

　　科学家们对原子和分子的操纵精度正越来越接近于生物精度。通过发展位元控制化学合成方法，在分子生物学、化学和探针显微镜学等方面所进行的研究工作，正在为开发自我复制的分子机器奠定基础。可以预计，当在原子和分子尺度制造物品成为现实时，肯定会诞生许多非同寻常的物品。事实上，即使分子生物学(有人称之为湿纳米)、化学和固态物理学都保持现状、不再发展，那些被激励着不断加快芯片运行速度的芯片制造商们，也仍会独自开发分子纳米技术。

　　在自我复制的分子机器时代，产品的设计成本仍将与今天相近，但其生产成本则可忽略不计。届时不仅将出现全新的经济学，而且社会也将发生翻天覆地的变化。所有的一线生产行业都将衰亡。只有鞋的设计者而不再有鞋匠；只有汽车设计者而不再有汽车工人；只有厨师而不再有食品工人。

　　加拿大有人询问，在碳氢化合物(如石油)蕴藏特性分析领域，是否已经有一些公司或研究机构采用了纳米技术？

　　回答是很遗憾，迄今为止，利用原子制造物品的纳米技术尚未成为现实。然而，旨在开发纳米技术的第一家纳米技术公司Zyvex (http：//www. zyvex. oom/)已成立并正在运营。

　　可以预期，当Drexlerian纳米技术比较成熟时，人们将不仅能在碳氢化合物蕴藏区中放置大量纳米机，以便确定蕴藏特性；而且还能通过适当编程，让纳米机利用石油或金刚石中含有的碳建立毛细收集系统，这样将可以探明95~ 98%的碳氢化合物蕴藏量。只要对罗伯特A · 弗雷塔斯(Robert A. Freitas) 博士正在设计的医用纳米机进行适当改造，就能造出这种可编程纳米机，并实现工程化生产。这些体现Drextech技术性质的自我复制机器将具有崭新的经济学特征，即提供10~15个纳米机的总成本，只稍微超过了开发和制造第一台纳米机所花费的成本。

　　在能源领域，研究人员也许更乐于研制另一种纳米机(而非探测分析碳氢化合物蕴藏特性的纳米机)。这种纳米机能把分子般大小的太阳能电池“浇筑”在道路表面(给道路加上了一层坚硬的金刚石“外衣")。这样，单单加拿大的道路所能提供的能源，就是目前世界能源总需求量的数倍。

　　纳米技术是一种真正革命性的技术。纳米技术将使得石油能源由碳能源取而代之。由于碳的蕴藏量非常大(如空气、石灰石中均含碳)，届时能源将不再稀缺。

　　几乎现在所有的制造活动过程(如炼油、采矿、伐木)都将因纳米技术而惨遭淘汰，劳动概念将彻底改变。在纳米时代，可以在分子层次合成木材(包括其气味)，并进一步在木材上镶饰碳纳米管(Buckytubes， Fullerenes)， 形成复合木材，其结构特性将胜过钢铁。在纳米时代，金刚石将变得和煤一样普通，黄金将能从海水中提取。

　　所有这些看起来都非同寻常。实际上，当您自己搜索网上的有关信息时，您无疑也会发现：纳米技术不仅会给人类创造大量的物质财富，而且还将大大增强人类的体质。

　　让我们回顾一下纳米技术的由来。埃里克 · 德雷克斯勒(Eric Drexler) 博士是纳米技术之父。20世纪70年代末，作为麻省理工学院的学生，在学习生物学、计算机科学等学科时，德雷克斯勒就已经敏锐地意识到了纳米技术的前景。他认识到当人类能像大自然那样直接利用原子制造物品时，世界将大为改变。在80年代和90年代，德雷克斯勒和克里斯 · 彼得森(Chris Peterson)通过艰难的努力，最终使科学界接受了有关纳米技术的激进思想。或许德雷克斯勒将是继牛顿、爱因斯坦之后的第3位科学伟人。

　　但是有巨大价值的纳米技术仍像所有技术一样，是中性的，即纳米技术可被善用和恶用。在对纳米技术知之甚少的人群中，当社会向纳米时代迈进时，极有可能引起严重的恐慌。后纳米国际关系思想家托姆麦卡锡(Tom McCarthy)认为，当一国意识到另一国凭借软件、技术等优势，有可能率先开发出纳米技术时，也许就会抢先对后者的纳米技术研究中心(在其研制出纳米武器之前)进行核打击。事实上，与核技术不同，纳米技术是一种桌面技术。这样，也许只要有一个心怀不满的黑客在汽车库里单枪匹马地对自我复制的纳米机进行某种编程，就能杀死地球上所有的牛，所有有棕色眼睛的人，或所有基于DNA的生命。

　　不过，还是让我们乐观一点，想一想纳米技术将要带来的奇迹吧。

　　将来，在原子精度层次能制造出带主机的机械计算机，在一个小小的生物细胞内部，就可以容纳几百台这样的计算机。

　　在纳米时代，只要把微马达、齿轮、杠杆、轴承、线路板、传感器、动力线缆、通讯线缆等与功能强大的微计算机组合在一起，就能造出应有尽有的新型智能材料。

　　利用可编程的智能材料，人类几乎能造出任何想要的物品。那些用智能材料建造的房屋将既适用又有趣。例如，您可以随心所欲地改变房屋的颜色，可以根据需要随时在墙上添加窗户，可以依照智能材料软件或因特网上您喜爱的款式随时做出窗帘。当然，改变房屋颜色、添加窗户、做窗帘这些事情今天也能办得到，只不过所用原材料的尺寸远远大于原子，而且最终的制造精度不高，制造费用较高。

　　拉特格斯大学的计算机学家斯托尔斯 · 霍尔(J. Storrs Hall)发明了一种令人难以置信的智能材料。霍尔把他的发明物称为“万能雾”(Utility Fog)。

　　万能雾由众多微小的纳米工程机器人所组成，是一种智能多态材料。每个万能雾机器人的构造(由 巴克明斯特 · 富勒，Buckminster Fuller 发明)为：长约百万分之5~10米的12条手臂位于四周，与位于中央的直径约百万分之1~2米的一个球体(内有马达、一个电池和一台功能强大的纳米计算机)连接在一起。手臂既能前后摆动，又能抓住其他机器人的手臂末端，以便传导动力、传递信息。当要更换相邻的机器人时，手臂末端能被暂时松开。值得注意的是，即使所有手臂仅通过简单的折叶与中央球体相连，这种构造仍将很结实，不需要复杂的联接装置。

　　与手臂长度相比，球体相当小，加之手臂又很细，因此每个机器人的体积只占其所处空间容积的2~3%，其余大量的空间则留给了空气，可以透过光线。这样，即使一个充满了万能雾机器人的房间也还是相当明亮。当充满万能雾机器人的空间比较大时，远远看去就好似一团云雾。

　　尽管现有的技术已经能够造出比万能雾机器人大得多的雾机器人，但是大量生产有用的雾机器人的成本却高得惊人。值得注意的是，需要几万亿个万能雾机器人才能充满一座普通大小的房屋，因此这就有赖于开发出能够低成本、自动化、大批量生产纳米机器人的工艺。

　　霍尔最近在一篇文章中写到：如果程序命令万能雾机器人沿拉力方向伸展、沿压力方向收缩，这就是在模拟软材料；如果程序命令万能雾机器人在某个特定的力出现之前，一直保持原状不变，这就是在模拟硬而脆的材料；如果程序命令万能雾机器人必须在所有手臂的总伸展长度恒定不变的条件下，才能应力而动(如当某条手臂达到其最大伸展长度时，会有另一条手臂相应缩短其伸展长度)，这就是在模拟液体；如果允许所有手臂的总伸展长度随着所有手臂力的合力而变，这就是在模拟气体(在某一压力范围之内)。考虑到万能雾机器人可以凭借自身的能量运动和抗动，因此它们能够模拟浓度、粘度各异的流体，如从糖浆直到近真空。

　　霍尔还写到：通过运行同一个分布式程序，可以在不同时间分别模拟流水和漂流木。在模拟流体时，还可以同时模拟在流体中忽隐忽现的固体物品。您可以在室内放满这种万能雾机器人，并把它们模拟的基本物质预设为空气。同时，您将拥有一个包含众多可执行程序的操作系统，只要给出恰当的指令，就可以随时模拟出您想要的任何物品。您可以遥控万能雾，所用的遥控器或许就形如顶端饰有星星的魔杖。

　　一个更为雄心勃勃的设想是：当您置身在万能雾之中时，万能雾甚至可以感觉到您身体各处所在的具体空间位置，从而形成“人体数据套”，而您仅仅依靠极细微的动作，就能控制这种数据套。特别地，万能雾中的机器人还能携带各种特殊的传感器，从而万能雾就俨然成了高带宽波动描记器。当编程得当时，万能雾还能读出您的思想。

　　霍尔特别指出：普通人只要置身于万能雾中，就能亲身经历那些如今仅在舞台上才有的神奇事件。例如，能命令物品出现和消失；能使物品悬浮和飞行；能远距离地在真正的物品上施加力的作用(如挤压、撞击、牵引等)，能像超人那样把几英寸之外的钢条弄弯；能在各自布满万能雾的不同区城之间远距离传送电子模拟物品和虚拟现实情境；能随心所欲地变形，既能变成老鼠(让您的电子模拟替身驱动一个老鼠雾程序，命令您周围的万能雾模拟巨大的脚、踢脚板)，也能变成自由女神像等。

　　[ Nano Technology Magazine，1999 年第12期]