Следует помнить, мы по-настоящему погружаемся в область неочевидного. В буквальном смысле — глазами не увидеть. Квантовый мир, законы которого нанотехнологии приносят в наш мир, — источник быть может еще неосознанных сюрпризов и сюрреалистических бед. Вот спорили люди о том, что вокруг чего вертится: Земля или Солнце — центр мироздания. Копья ломали, на кострах чуть было не жгли, славу Богу до этого не дошло [3]. Ведь видно — Солнце вращается вокруг Земли. Очевидно — очами, т. е. глазами. И трудно было представить, что наоборот. Но представили, и оказалось, что представить можно. Нам показали модель, в которой Земля вращается вокруг Солнца, мы на нее очами-глазами посмотрели и сказали: ба! да это же ОЧЕвидно. Стоило ли спорить. С квантовым миром все по-другому. Показать нечего. Нет такой модели, которую можно увидеть глазами и которая правильно бы показывала, что там, в квантовом мире, происходит. Такая модель невозможна в принципе. Нельзя квантовые законы описать на языке законов, которые ОЧЕвидны. Так уж устроен этот мир. И весь наш опыт в этих условиях может не только оказаться бесполезным, но и сыграть с нами дурную шутку. Если у вас есть детская игрушка юла, заведите ее и толкните влево. Влево ли она отклонилась? Нет? Надо же, а вы говорите — опыт. Люди, не знающие механики твердого тела, могут быть сильно удивлены, что то, что они были готовы отстаивать как очевидное, оказалось неверным [4]. Но юлу можно продемонстрировать. Неверующие удивятся, поворчат, может, даже обидятся, но спорить перестанут. А в нанотехнологиях «юлу» не предъявишь и никого не переубедишь. Не будет же каждый человек (включая уже вполне состоявшихся, опытных) шесть лет учиться квантам — как называют квантовую механику студенты физических специальностей. Да и специалисты, знающие кванты, могут ошибаться и, как ни странно, делают это довольно часто.
Теперь почему «да». Как иначе объяснить то, что объяснить, в общем-то, нельзя? Аналогии — отличный инструмент. Он неточный, часто неверный, но убедительный. Конечно, так ничего доказатьнельзя, но можно хотя бы предложить задуматься. Все то, что доказывается при помощи аналогии, потом придется действительно доказать. Аналогия недостаточна, она часто обманывает. Но при этом она дает отличный повод задуматься о том, что к нашим убеждениям стоит относиться с еще большей осторожностью, чем к столь ненадежной аналогии. Вдруг аналогия все же окажется правдивой!
Такой инструмент, как аналогия, отлично подходит именно к анализу рисков. Ведь риски тоже на добрую половину состоят из этого «а вдруг?».
Это многоликое нано
Чтобы содержательно говорить о рисках и угрозах, связанных с развитием нанотехнологий, необходимо разобраться в самих технологиях, объединенных приставкой «нано». Конечно, серьезный разбор требует самостоятельной книги — авторы, не очень довольные тем, что на сегодня уже на эту тему написано как в России, так и за рубежом, уже приступили к созданию такой книги (ее рабочее название — «Многоликое нано. Надежды и заблуждения»). Но нам необходимо — здесь и сейчас — дать те минимально необходимые сведения, без которых разговор о рисках будет сводиться к разговору о рисках технологического развития и технологических рисках в целом, пропуская столь важные особенности именно нано. А эти особенности важны — уж больно отличны эти странные нанотехнологии от того, что человечество делало ранее.
Чаще всего нанотехнологии связывают с размером. В нанотехнологиях обязательно что-то маленькое, наноразмерное — сама ли «вещь» или ее функциональная «деталь», а может, что-то вообще такое, что и «деталью» назвать трудно. Заметим, что слова «вещь», «деталь» намеренно взяты нами в кавычки. Конечно, продвинутый философ легко оперирует понятием «вещь» в самых общих смыслах. Но мы-то привыкли понимать под вещью то, что можно потрогать, увидеть. Ну, в общем, как дети, познающие мир, ломая игрушки. А с нано это не всегда возможно.
Итак, размер. Размер — так определилиэксперты — должен быть в диапазоне от 1 до 100 нанометров — вот отсюда и приставка «нано» ко всему остальному: к технологиям, материалам, свойствам. Эта приставка (дословно переводимая с древнегреческого как «карлик», «гном») означает одну миллиардную часть чего-либо. В данном случае — метра. Это очень маленький размер. В 1 нм (так кратко записывают нанометр) привычного нам твердого тела — кусочка льда, титановой детали реактивного самолета, куска школьного мела — умещается лишь несколько атомов.
Поразительную малость этого размера можно представить себе и так: если уменьшить Землю до размера теннисного мяча, то яблоки, растущие на ней, будут размером в 1 нм. Помните поговорку о иголке в стоге сена? Задача найти и наточить иглу (причем не вынимая ее из стога) — пустяк по сравнению с тем, что делают нанотехнологии: найти наноразмерный объект и осуществить манипуляции с ним. А это именно так — транзистор в чипе размером 10 нм уже никого не удивляет. А эти транзисторы, между прочим, собраны в сложнейшие схемы, которые работают.
Но в размере ли дело, точнее, только ли в нем? Бывает, что и в нем. Например, для электроники такой размер принципиален: чем он меньше, тем меньше электропотребление и тем выше скорость работы (тактовая частота). Но чаще дело вовсе не в размере. Просто с ним связано то, что мы вынуждены (или хотим) иметь дело с отдельными атомами и молекулами. Именно возможность манипуляции отдельными атомами и молекулами наиболее точно определяет нанотехнологии. Нанотехнологии во многом напоминают конструктор, подобный «Лего», деталями в котором служат отдельные атомы и молекулы. А уж размер деталей, само собой, маленький.
Но этот маленький размер может быть все же больше объявленных предельными 100 нм. Есть такой важный объект — молекула белка. Ее нормальное состояние — быть свернутой в глобулу (образование в виде клубка) диаметром более 300 нм. Но это настоящий нанообъект, причем один из самых важных. Именно с такими объектами связывают наиболее перспективное в нано: способность к репродукции, способность к производству по программе, заложенной в самой молекуле белка. Именно так работает наследственный механизм всего живого. Для нанотехнологий такой механизм применительно к неживой материи называют самосборкой.
Принципиальная связь нанотехнологий и механизмов живого — очень важный аспект нанобезопасности и соответствующих рисков. Именно здесь есть где разгуляться фантазии. Но — и это принципиально важно — за этими образными фантазиями, которые с успехом могут стать основой сценария увлекательного ужастика, порой стоят отнюдь не броские, но реальные угрозы, которые крайне опасно не заметить.
Итак, нано — это малый размер, атомарная «механика» и «механика» живого или «механика» подражания жизни. Но где мы можем увидеть это нано, эти нанотехнологии, в чем они «находятся»?
Простейшее (если по отношению к «нано» данное слово вообще уместно) «вместилище» нанотехнологий — это наноматериалы, а также наносырье для их производства. Новые материалы основаны на том, что придание им структуры с характерным наноразмером кардинально улучшает их полезные свойства: повышает прочность, износостойкость, снижает вес. Они могут обладать дополнительными качествами, ради которых их и создают, такими как отсутствие трения в трущихся частях, биосовместимость (что означает, например, неотторжение протеза организмом), несмачиваемость или связанная с ней способность не обледеневать и др. Все такие материалы называют конструкционными. Из них что-то делают: корпус ядерного реактора или подводной лодки, электропровода контактной сети сверхскоростного электропоезда, беговые лыжи, скользящие по асфальту как по снегу, и многое-многое другое. И с наличием (или отсутствием) таких материалов связаны те или иные возможности и те или иные риски.
4
Гироскоп, каким и является юла, отклонится под действием приложенной к нему силы не в направлении этой силы, а в перпендикулярном ему направлении в плоскости вращения.