Это 10.000.000.000.000.000.000.000.000 частей. В приложении к практике это число невообразимо велико. Человеческий мозг не в состоянии его даже осознать. Но расчеты показывают, что, если даже скорость сборки достигнет миллиона частей в секунду, время, которое понадобится для создания одной молекулы, будет больше, чем известное время существования мира, а именно – три тысячи триллионов лет. В этом и заключалась основная проблема. Ее назвали проблемой срока сборки.
Я сказал Рики:
– Если вы наладили промышленное производство…
– Мы сделали это.
– Значит, вы нашли решение проблемы срока сборки.
– Мы ее решили.
– Но как?
– Подожди, сейчас сам все поймешь.
Большинство ученых полагали, что эту проблему можно решить, если собирать конечную молекулу из относительно крупных составляющих частей – молекулярных фрагментов, содержащих миллиарды атомов. Таким образом время сборки, возможно, сократится до нескольких лет. Потом, при подключении частичной самосборки, можно было бы сократить общее время до нескольких часов или даже до одного часа. Но даже с учетом дальнейших усовершенствований производство коммерческих объемов продукции таким способом оставалось неразрешимой теоретической задачей. Потому что требовалось производить в час не одну молекулу, а несколько килограммов молекул.
Никто и никогда не мог представить, как такое можно сделать.
Мы прошли через несколько лабораторий, одна из которых выглядела как стандартная лаборатория для микробиологических или генетических исследований. В этой лаборатории я увидел Мае – она возилась с какими-то приборами. Я начал спрашивать у Рики, зачем им понадобилась здесь микробиологическая лаборатория, но он отмахнулся от моего вопроса. Он стал нетерпелив и явно спешил. Я заметил, как он посматривает на часы. Мы подошли к последнему воздушному шлюзу. На стеклянной перегородке было написано: «Микропроизводство». Рики жестом пригласил меня идти дальше.
– Только по одному, – сказал он. – Больше система не позволяет.
Я вошел внутрь шлюза. Прозрачная дверь закрылась у меня за спиной, рукоятки с уплотнителями прижались к стенкам, изолируя камеру. Снова ударили мощные потоки воздуха – снизу, с боков, сверху. Я уже начал привыкать к этой процедуре. Вторая дверь открылась, и я прошел вперед, в короткий коридор, за которым виднелось просторное помещение. Я увидел яркий, сияющий белый свет – такой яркий, что у меня заболели глаза.
Рики прошел за мной, разговаривая на ходу, но я не запомнил ничего из того, что он говорил. Я не мог сосредоточиться на его словах. Я просто смотрел вокруг. Потому что теперь я оказался внутри главного помещения производственного комплекса – в огромном закрытом пространстве без окон, похожем на гигантский ангар высотой с трехэтажный дом. А внутри этого ангара находилась невыразимо сложная конструкция, которая словно висела в воздухе и сияла, как бриллиант.
День шестой. 09:12
Сначала мне трудно было понять, что я вижу, – парящая надо мной конструкция походила на гигантского светящегося осьминога с блестящими фасетчатыми щупальцами, которые тянулись во всех направлениях, отбрасывая причудливые радужные блики на наружные стены. Только у этого осьминога было несколько рядов щупалец. Один ряд щупалец располагался внизу, всего в футе над уровнем пола. Второй ряд находился на уровне моей груди. Третий и четвертый были еще выше, над моей головой. И все они светились и ослепительно сверкали.
Я заморгал, ослепленный ярким блеском. Потом, когда глаза немного привыкли, я начал различать детали. Осьминог представлял собой трехуровневую конструкцию неправильной формы, полностью составленную из кубических стеклянных модулей. Полы, стенки, потолки, лестницы – все состояло из стеклянных кубов. Но взаимное расположение блоков было бессистемным – как будто кто-то высыпал горкой посреди комнаты кучу прозрачных кубиков сахара. Внутри этой горки кубиков во всех направлениях тянулись щупальца осьминога. Всю конструкцию удерживала на месте целая паутина черных анодированных стоек и растяжек, но их почти не было видно из-за ослепительно ярких бликов, поэтому и казалось, что осьминог парит в воздухе.
Рики улыбнулся.
– Конвергентная сборка. Архитектура фрактальная. Отлично сделано, правда?
Я медленно кивнул. Теперь я смог рассмотреть некоторые подробности. То, что сперва показалось мне осьминогом, скорее напоминало по структуре сильно разветвленное дерево. Центральный прямоугольный канал шел вертикально сквозь центр помещения, а от него во все стороны ответвлялись более мелкие трубы. От этих труб-ветвей, в свою очередь, отходили еще более мелкие трубки, а от них – еще более мелкие трубочки. Самые маленькие из них были толщиной с карандаш. Вся конструкция блестела, словно зеркало.
– Почему оно такое яркое?
– На стекле алмазное покрытие, – пояснил Рики. – На молекулярном уровне стекло похоже на швейцарский сыр, в нем полно пустот. И, конечно же, стекло жидкое, поэтому атомы свободно проникают сквозь него.
– Поэтому вы покрыли стекло твердой оболочкой?
– Да, пришлось.
Внутри этого сияющего леса переплетенных стеклянных ветвей двигались Дэвид и Рози – они делали заметки, подкручивали вентили, сверяясь с карманными компьютерами. Я понял, что передо мной – гигантская линия параллельной сборки. Маленькие фрагменты молекул поступают в самые мелкие трубочки, и там к ним добавляются атомы. Потом увеличившиеся фрагменты молекулы перемещаются в более крупные трубки, где к ним снова добавляются атомы. По мере продвижения к центру конструкции молекулы постепенно увеличиваются, и, когда сборка завершается, готовые молекулы попадают в центральный ствол «дерева».
– Ты совершенно прав, – сказал Рики. – Это то же самое, что конвейерная линия по сборке автомобилей, только все процессы происходят на молекулярном уровне Молекулы попадают на сборочный конвейер на концах трубок, а в центре сходят с конвейера уже готовые. Мы присоединяем белковую цепочку там, метиловую группу здесь – точно так же, как прикрепляют дверцы и колеса к автомобилям. А в результате получаем новую, искусственно созданную молекулярную структуру. Собранную в соответствии с заданными спецификациями.
– И разные ответвления…
– Собирают разные молекулы. Поэтому разные ветви выглядят по-разному.
В нескольких местах щупальца осьминога проходили сквозь стальные тоннели, стянутые массивными болтами для вакуумной протяжки. В других местах кубические стеклянные конструкции были покрыты серебристой изоляцией, а поблизости располагались емкости с жидким азотом – значит, в этих секциях поддерживалась чрезвычайно низкая температура.
– Это наши криогенные камеры, – пояснил Рики. – Температуры у нас не очень низкие – может, минус семьдесят по стоградусной шкале, не больше Пойдем, я покажу тебе.
Он повел меня через комплекс. Мы шли по стеклянным дорожкам, которые пронизывали всю конструкцию и тянулись между ее ветвями. В некоторых местах попадались небольшие мостики со ступеньками, под которыми проходили самые нижние ветви конструкции.
Рики непрестанно говорил о всяких технических деталях – окруженных вакуумом протоках, металлических фазовых сепараторах, сферических контрольных клапанах. Когда мы дошли до изолированного серебристым материалом куба, он открыл тяжелую дверцу, за которой оказалась маленькая комнатка, к ней примыкала еще одна. Комнатки напоминали металлические морозильные камеры В каждой дверце было по маленькому застекленному окошку. Сейчас температура внутри была комнатная.
– Здесь можно создать две разные температуры, – сказал Рики. – И управлять одной камерой, находясь в другой, – хотя обычно это делается автоматически.
Рики повел меня обратно, наружу, глянув по пути на часы. Я спросил:
– Мы опаздываем на какую-то встречу?
– Что? Нет-нет. Ничего подобного.
Две соседние камеры были сделаны целиком из массивного металла, внутрь тянулись толстые электрические кабели. Я спросил.
– А здесь у вас электромагниты?
– Да, – ответил Рики. – Пульсирующие электромагниты генерируют в сердечнике магнитное поле в тридцать три тесла. Примерно в миллион раз больше магнитного поля Земли.
Крякнув от усилия, он открыл стальную дверь ближайшей магнитной камеры. Я увидел большое устройство, по форме напоминающее пончик, примерно шести футов в диаметре, с отверстием по центру, шириной не больше дюйма. Мегапончик был весь покрыт трубками и толстым слоем пластиковой изоляции. Устройство удерживали на месте массивные стальные болты, которые пронизывали его насквозь, сверху донизу.
– Эта штучка крайне требовательна к охлаждению. И энергии жрет чертову уйму – пятнадцать киловольт Требует целой минуты загрузки конденсаторов. И, конечно, мы можем использовать ее только в режиме пульсации. Если подать на нее постоянное напряжение, она просто взорвется – ее разорвет магнитное поле, которое она сама же сгенерирует. – Рики показал на основание электромагнита – на красную кнопку, расположенную примерно на уровне моего колена – Это кнопка аварийного отключения Просто на всякий случай. Можно нажать коленом, если руки заняты.
Я спросил:
– Значит, вы используете мощные магнитные поля для выполнения части сборочно…
Но Рики уже отвернулся и быстро зашагал к двери, и снова посмотрел на часы. Я поспешил за ним.
– Рики…
– Я еще кое-что хочу тебе показать, – предложил он. – Мы уже почти добрались до конца.
– Рики, все это очень впечатляет, – сказал я, показывая на сверкающие ветви сборочного конвейера. – Но большая часть процесса сборки проходит при комнатной температуре – без вакуума, без криозаморозки, без магнитного поля.
– Да. Никаких особенных условий.
– Как такое возможно?
Он пожал плечами.
– Ассемблерам это не нужно.
– Ассемблерам? – переспросил я. – Ты хочешь сказать, что у вас в этом конвейере – молекулярные ассемблеры?
– Да. Конечно.
– И эти ассемблеры выполняют для вас весь процесс сборки?
– Конечно. Я думал, ты это понял.
– Нет, Рики, – сказал я. – Я совсем этого не понимаю. И мне не нравится, когда меня обманывают.
Рики как будто обиделся.
– Я тебя не обманываю.
Но я был уверен, что он лжет.
Одно из первых, что ученые узнали о молекулярном производстве, было то, насколько феноменально труден сам производственный процесс. В тысяча девятьсот девяностом году исследователи, работавшие на компанию IBM, перемещали атомы ксенона по никелевой пластинке до тех пор, пока не сформировали из них буквы «IBM» в виде логотипа компании. Весь логотип получился размером в одну десятимиллионную дюйма, и рассмотреть его можно было только через электронный микроскоп. Но наглядная демонстрация вышла потрясающей, и на эту тему было очень много публикаций. IBM постаралась создать впечатление, что это – материальное доказательство новой концепции, открытие двери к молекулярному производству. Однако это был всего лишь рекламный трюк, и ничего более.
Потому что перемещение отдельных атомов так, чтобы они расположились в определенном порядке, – медленная, кропотливая и чрезвычайно дорогостоящая работа. У исследователей IBM уходил целый день, чтобы разместить всего тридцать пять атомов. Никто не поверил, что таким способом можно создать совершенно новую технологию. Вместо этого многие решили, что наноинженеры со временем изобретут способ создать ассемблеры – миниатюрные молекулярные машины, которые смогут собирать определенные молекулы точно так же, как машина по сборке шарикоподшипников собирает шарикоподшипники. Новая технология может основываться только на молекулярных машинах, которые будут собирать молекулярную продукцию.
Концепция была хороша, но с ее приложением на практике возникали большие проблемы.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61
Я сказал Рики:
– Если вы наладили промышленное производство…
– Мы сделали это.
– Значит, вы нашли решение проблемы срока сборки.
– Мы ее решили.
– Но как?
– Подожди, сейчас сам все поймешь.
Большинство ученых полагали, что эту проблему можно решить, если собирать конечную молекулу из относительно крупных составляющих частей – молекулярных фрагментов, содержащих миллиарды атомов. Таким образом время сборки, возможно, сократится до нескольких лет. Потом, при подключении частичной самосборки, можно было бы сократить общее время до нескольких часов или даже до одного часа. Но даже с учетом дальнейших усовершенствований производство коммерческих объемов продукции таким способом оставалось неразрешимой теоретической задачей. Потому что требовалось производить в час не одну молекулу, а несколько килограммов молекул.
Никто и никогда не мог представить, как такое можно сделать.
Мы прошли через несколько лабораторий, одна из которых выглядела как стандартная лаборатория для микробиологических или генетических исследований. В этой лаборатории я увидел Мае – она возилась с какими-то приборами. Я начал спрашивать у Рики, зачем им понадобилась здесь микробиологическая лаборатория, но он отмахнулся от моего вопроса. Он стал нетерпелив и явно спешил. Я заметил, как он посматривает на часы. Мы подошли к последнему воздушному шлюзу. На стеклянной перегородке было написано: «Микропроизводство». Рики жестом пригласил меня идти дальше.
– Только по одному, – сказал он. – Больше система не позволяет.
Я вошел внутрь шлюза. Прозрачная дверь закрылась у меня за спиной, рукоятки с уплотнителями прижались к стенкам, изолируя камеру. Снова ударили мощные потоки воздуха – снизу, с боков, сверху. Я уже начал привыкать к этой процедуре. Вторая дверь открылась, и я прошел вперед, в короткий коридор, за которым виднелось просторное помещение. Я увидел яркий, сияющий белый свет – такой яркий, что у меня заболели глаза.
Рики прошел за мной, разговаривая на ходу, но я не запомнил ничего из того, что он говорил. Я не мог сосредоточиться на его словах. Я просто смотрел вокруг. Потому что теперь я оказался внутри главного помещения производственного комплекса – в огромном закрытом пространстве без окон, похожем на гигантский ангар высотой с трехэтажный дом. А внутри этого ангара находилась невыразимо сложная конструкция, которая словно висела в воздухе и сияла, как бриллиант.
День шестой. 09:12
Сначала мне трудно было понять, что я вижу, – парящая надо мной конструкция походила на гигантского светящегося осьминога с блестящими фасетчатыми щупальцами, которые тянулись во всех направлениях, отбрасывая причудливые радужные блики на наружные стены. Только у этого осьминога было несколько рядов щупалец. Один ряд щупалец располагался внизу, всего в футе над уровнем пола. Второй ряд находился на уровне моей груди. Третий и четвертый были еще выше, над моей головой. И все они светились и ослепительно сверкали.
Я заморгал, ослепленный ярким блеском. Потом, когда глаза немного привыкли, я начал различать детали. Осьминог представлял собой трехуровневую конструкцию неправильной формы, полностью составленную из кубических стеклянных модулей. Полы, стенки, потолки, лестницы – все состояло из стеклянных кубов. Но взаимное расположение блоков было бессистемным – как будто кто-то высыпал горкой посреди комнаты кучу прозрачных кубиков сахара. Внутри этой горки кубиков во всех направлениях тянулись щупальца осьминога. Всю конструкцию удерживала на месте целая паутина черных анодированных стоек и растяжек, но их почти не было видно из-за ослепительно ярких бликов, поэтому и казалось, что осьминог парит в воздухе.
Рики улыбнулся.
– Конвергентная сборка. Архитектура фрактальная. Отлично сделано, правда?
Я медленно кивнул. Теперь я смог рассмотреть некоторые подробности. То, что сперва показалось мне осьминогом, скорее напоминало по структуре сильно разветвленное дерево. Центральный прямоугольный канал шел вертикально сквозь центр помещения, а от него во все стороны ответвлялись более мелкие трубы. От этих труб-ветвей, в свою очередь, отходили еще более мелкие трубки, а от них – еще более мелкие трубочки. Самые маленькие из них были толщиной с карандаш. Вся конструкция блестела, словно зеркало.
– Почему оно такое яркое?
– На стекле алмазное покрытие, – пояснил Рики. – На молекулярном уровне стекло похоже на швейцарский сыр, в нем полно пустот. И, конечно же, стекло жидкое, поэтому атомы свободно проникают сквозь него.
– Поэтому вы покрыли стекло твердой оболочкой?
– Да, пришлось.
Внутри этого сияющего леса переплетенных стеклянных ветвей двигались Дэвид и Рози – они делали заметки, подкручивали вентили, сверяясь с карманными компьютерами. Я понял, что передо мной – гигантская линия параллельной сборки. Маленькие фрагменты молекул поступают в самые мелкие трубочки, и там к ним добавляются атомы. Потом увеличившиеся фрагменты молекулы перемещаются в более крупные трубки, где к ним снова добавляются атомы. По мере продвижения к центру конструкции молекулы постепенно увеличиваются, и, когда сборка завершается, готовые молекулы попадают в центральный ствол «дерева».
– Ты совершенно прав, – сказал Рики. – Это то же самое, что конвейерная линия по сборке автомобилей, только все процессы происходят на молекулярном уровне Молекулы попадают на сборочный конвейер на концах трубок, а в центре сходят с конвейера уже готовые. Мы присоединяем белковую цепочку там, метиловую группу здесь – точно так же, как прикрепляют дверцы и колеса к автомобилям. А в результате получаем новую, искусственно созданную молекулярную структуру. Собранную в соответствии с заданными спецификациями.
– И разные ответвления…
– Собирают разные молекулы. Поэтому разные ветви выглядят по-разному.
В нескольких местах щупальца осьминога проходили сквозь стальные тоннели, стянутые массивными болтами для вакуумной протяжки. В других местах кубические стеклянные конструкции были покрыты серебристой изоляцией, а поблизости располагались емкости с жидким азотом – значит, в этих секциях поддерживалась чрезвычайно низкая температура.
– Это наши криогенные камеры, – пояснил Рики. – Температуры у нас не очень низкие – может, минус семьдесят по стоградусной шкале, не больше Пойдем, я покажу тебе.
Он повел меня через комплекс. Мы шли по стеклянным дорожкам, которые пронизывали всю конструкцию и тянулись между ее ветвями. В некоторых местах попадались небольшие мостики со ступеньками, под которыми проходили самые нижние ветви конструкции.
Рики непрестанно говорил о всяких технических деталях – окруженных вакуумом протоках, металлических фазовых сепараторах, сферических контрольных клапанах. Когда мы дошли до изолированного серебристым материалом куба, он открыл тяжелую дверцу, за которой оказалась маленькая комнатка, к ней примыкала еще одна. Комнатки напоминали металлические морозильные камеры В каждой дверце было по маленькому застекленному окошку. Сейчас температура внутри была комнатная.
– Здесь можно создать две разные температуры, – сказал Рики. – И управлять одной камерой, находясь в другой, – хотя обычно это делается автоматически.
Рики повел меня обратно, наружу, глянув по пути на часы. Я спросил:
– Мы опаздываем на какую-то встречу?
– Что? Нет-нет. Ничего подобного.
Две соседние камеры были сделаны целиком из массивного металла, внутрь тянулись толстые электрические кабели. Я спросил.
– А здесь у вас электромагниты?
– Да, – ответил Рики. – Пульсирующие электромагниты генерируют в сердечнике магнитное поле в тридцать три тесла. Примерно в миллион раз больше магнитного поля Земли.
Крякнув от усилия, он открыл стальную дверь ближайшей магнитной камеры. Я увидел большое устройство, по форме напоминающее пончик, примерно шести футов в диаметре, с отверстием по центру, шириной не больше дюйма. Мегапончик был весь покрыт трубками и толстым слоем пластиковой изоляции. Устройство удерживали на месте массивные стальные болты, которые пронизывали его насквозь, сверху донизу.
– Эта штучка крайне требовательна к охлаждению. И энергии жрет чертову уйму – пятнадцать киловольт Требует целой минуты загрузки конденсаторов. И, конечно, мы можем использовать ее только в режиме пульсации. Если подать на нее постоянное напряжение, она просто взорвется – ее разорвет магнитное поле, которое она сама же сгенерирует. – Рики показал на основание электромагнита – на красную кнопку, расположенную примерно на уровне моего колена – Это кнопка аварийного отключения Просто на всякий случай. Можно нажать коленом, если руки заняты.
Я спросил:
– Значит, вы используете мощные магнитные поля для выполнения части сборочно…
Но Рики уже отвернулся и быстро зашагал к двери, и снова посмотрел на часы. Я поспешил за ним.
– Рики…
– Я еще кое-что хочу тебе показать, – предложил он. – Мы уже почти добрались до конца.
– Рики, все это очень впечатляет, – сказал я, показывая на сверкающие ветви сборочного конвейера. – Но большая часть процесса сборки проходит при комнатной температуре – без вакуума, без криозаморозки, без магнитного поля.
– Да. Никаких особенных условий.
– Как такое возможно?
Он пожал плечами.
– Ассемблерам это не нужно.
– Ассемблерам? – переспросил я. – Ты хочешь сказать, что у вас в этом конвейере – молекулярные ассемблеры?
– Да. Конечно.
– И эти ассемблеры выполняют для вас весь процесс сборки?
– Конечно. Я думал, ты это понял.
– Нет, Рики, – сказал я. – Я совсем этого не понимаю. И мне не нравится, когда меня обманывают.
Рики как будто обиделся.
– Я тебя не обманываю.
Но я был уверен, что он лжет.
Одно из первых, что ученые узнали о молекулярном производстве, было то, насколько феноменально труден сам производственный процесс. В тысяча девятьсот девяностом году исследователи, работавшие на компанию IBM, перемещали атомы ксенона по никелевой пластинке до тех пор, пока не сформировали из них буквы «IBM» в виде логотипа компании. Весь логотип получился размером в одну десятимиллионную дюйма, и рассмотреть его можно было только через электронный микроскоп. Но наглядная демонстрация вышла потрясающей, и на эту тему было очень много публикаций. IBM постаралась создать впечатление, что это – материальное доказательство новой концепции, открытие двери к молекулярному производству. Однако это был всего лишь рекламный трюк, и ничего более.
Потому что перемещение отдельных атомов так, чтобы они расположились в определенном порядке, – медленная, кропотливая и чрезвычайно дорогостоящая работа. У исследователей IBM уходил целый день, чтобы разместить всего тридцать пять атомов. Никто не поверил, что таким способом можно создать совершенно новую технологию. Вместо этого многие решили, что наноинженеры со временем изобретут способ создать ассемблеры – миниатюрные молекулярные машины, которые смогут собирать определенные молекулы точно так же, как машина по сборке шарикоподшипников собирает шарикоподшипники. Новая технология может основываться только на молекулярных машинах, которые будут собирать молекулярную продукцию.
Концепция была хороша, но с ее приложением на практике возникали большие проблемы.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61