隐形(8)
隐形和纳米技术
就如我先前提到的一样，隐形的关键或许是纳米技术，也就是说操控十亿分之一米直径的原子尺寸结构的能力。
纳米技术的诞生要追溯到1959年一场由诺贝尔奖得主理查德·费曼（Richard Feynman）向美国物理学会（American Physical Society）所作的讲座，标题俏皮讽刺——“在底层有着巨大的空间”。在那场讲座中，他预测了符合已知物理定律的最小机械可能呈现的形态。他意识到机械能做得越来越小，直到它们达到原子间距，然后原子可以用来制造其他机械。“原子机械，比如动滑轮、杠杆和轮子，都处于物理定律的范畴之内，”他总结道，尽管它们会极其难以制造。
纳米技术衰落了一些年头，因为操控单个原子超越了当时的技术水平。但是，在1981年随着扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope）的发明，物理学家作出了一个突破，它为在苏黎世（Zurich）的IBM实验室工作的科学家盖尔德·宾尼（Gerd Bining）和海因里希·罗雷尔（Heinrich Rohrer）赢得了诺贝尔奖。
突然间，物理学家获得了单个原子们排列成化学书中的模样的惊人“图像”，这是曾被原子理论的批评者们认为不可能的情形。排列在水晶和金属中的原子的绚丽照片如今已成为可能。科学家们常常使用的化学式中有一系列复杂的原子包裹在一个分子中，可以用肉眼看见。此外，扫描隧道显微镜使得操控单个原子有了可能性。事实上，“IBM”三个字母被使用原子给拼写了出来，在科学界制造了一阵轰动。科学家们在操控单个原子时不再茫然了，而是能够确实看到它们，与它们嬉戏。
扫描隧道显微镜简单得出乎意料。就如同一根唱针扫过一张唱片，一根探针慢慢地通过要被分析的材料（针尖极为尖锐，仅仅由一个原子组成）。一个小小的电荷被放置在探针上，一股电流从探针流出，通过整个材料，到底层表面。当探针通过单个的原子，流过探针的电流量便有所不同，这些变化被记录下来。电流在流过一个原子的时候有涨有落，如此便极其细致地探出它的轮廓。在许多的流通后，通过绘出电流量的波动，人们可以得到组成一个网格结构的单个原子的美丽图片。
（扫描隧道显微镜是由于一条奇特的量子物理定律而变得可行的。通常电子不具有足够从探针通过物体、到达底层的能量。但由于测不准原理［uncertainty principle］，存在着电流中的电子能“钻道”或穿透障碍的微小可能性。这样一来，流过探针的电流就对于材料中的微型量子效应敏感。稍后我将更具体地探讨量子理论的影响）。
探针也具有足够的敏感度以移动独立的原子，创造出由独立原子组成的简单的“机械”。这一技术非常先进，如今原子团可被陈列在屏幕上，随后只需移动电脑的光标，原子就能按照你想要的任何方式移动。你可以像玩乐高积木一样操控大堆原子。除了用独立的原子拼出字母表上的字母之外，我们还可以制造原子玩具，比如用一个个原子制成的算盘。原子被排列在有纵向窄槽的平面上。这些纵向窄槽中可以放入碳做的巴克球巴克球（Buckyball）：最有名的纳米构造，是由60个碳原子组成的碳分子，形状很像足球。——译者注（形状像足球，但是由一个个碳原子组成）。随后，这些球就可以在各条窄槽中被移上移下，这样一来就做出了一个原子算盘。
使用电子束雕刻原子装置也是有可能的。例如，康奈尔大学（Cornell University）的科学家们已经制造出全世界最小的吉他，比一根头发要小20倍，用水晶硅雕刻而成。它有六根弦，每根有100个原子粗，这些琴弦可以在原子力显微镜（atomic force microscope）下弹拨（这把吉他确实可以弹出音乐来，但它产生的音频远远高过了人耳的听力范围）。
目前，这些纳米技术“机械”大多只是玩具。有齿轮和滚珠轴承的更为复杂的机械尚未制造出来。但许多工程师信心十足地认为，我们能够制造真正的原子机械的一天终将到来（原子机械其实在自然界已被发现了：细胞可以在水中自由游动，因为它们能够摆动细微的毛。但是当我们分析毛和细胞之间的连接处时，我们会看到事实上是一个原子机械使毛能朝各个方向移动。因此，发展纳米技术的关键之一是模仿自然，自然界在数十亿年前就掌握了原子机械的技艺）。
