Безграничное будущее: нанотехнологическая революция - [16]

У основания стены находится что-то вспенивающееся, это может быть только каплей воды. Зачерпнув пригоршню для более подробного рассмотрения, мы получаем рой молекул, их сотни, они неуклюже кувыркаются, но стремятся сцепиться в единую массу. Но вот одна из них вырывается и улетает в свободный хаос окружающего воздуха: так испаряется вода. Некоторые молекулы скользят вверх по руке и собираются подмышкой, но и они в конечном итоге уносятся прочь. Чтобы избавиться от всех молекул воды, требуется слишком много усилий, поэтому, чтобы обсохнуть, вы отдаете приказ: «очистить меня».

Слишком маленький и слишком большой

Рядом с вами маленький нанокомпьютер — это блок в два раза выше вашего роста, но на него легко взобраться, как это предлагает сделать гид. Гравитация менее важна в малом масштабе: даже муха может бросить вызов гравитации, чтобы ползать по потолку, и муравей может поднять то, что в нашем мире было бы сравнимо с грузовиком. При моделируемом размере в пятьдесят нанометров гравитация ничего не значит. Материалы сохраняют свою прочность, и их так же трудно согнуть или сломать, но вес объекта становится незначительным. Даже без усиления прочности, которое позволяет преодолеть молекулярную липкость, вы можете поднять объект в 40 миллионов раз больше вашей массы. Так в нашем мире человек нормального размера поднял бы коробку с полдюжиной полностью загруженных нефтяных танкеров. Чтобы имитировать столь слабую гравитацию, силовой костюм уменьшает вес вашего тела, заставляя вас чувствовать себя так, словно вы плывете. Это почти как отпуск в орбитальном тематическом парке, прогулки с липучками по стенам и потолкам. И еще много чего, но без необходимости в антирвотных препаратах.

Выше нанокомпьютера на рис. 1Е находится отдельная молекула белка. Она похожа на гроздь винограда, и примерно такого же размера. Она даже ощущается как гроздь винограда — мягкая и рыхлая. Ее части не летают свободно как газ, не падают и не растекаются как жидкости, но они дрожат как желатин, а иногда рассыпаются или скручиваются. Сама молекула белка достаточно прочна, но их структура недостаточно устойчива, чтобы выдержать ваши стальные пальцы. В 1990-х годах люди начали строить молекулярные машины из белков, копируя биологические образцы. Это сработало, но легко понять, почему они перешли к лучшим материалам.

Из имитированного кармана вы достаете имитированное увеличительное стекло и рассматриваете имитированный белок. При увеличении в 10 раз вам удается увидеть пару связанных атомов на поверхности, как изображено на рисунке 1F. Атомы почти прозрачны, но даже пристальный взгляд не позволяет разглядеть их ядро, потому что оно слишком мало. Чтобы увидеть его потребовалось бы увеличение в 1000 раз, даже если бы вы с самого начала видели атомы невооруженным глазом. Как люди могли спутать большие, пухлые атомы с крошечными пятнышками, похожими на ядра? Вспомним, что ваши сильные стальные пальцы не смогли сжать атома аргон так, чтобы приблизиться к его ядру, становится понятно, почему ядерный синтез так сложен. Гид пояснил, что для того, чтобы пробить атомное ядро и позволить двум ядрам слиться, потребуется реальный снаряд, который бы двигался в сто раз быстрее, чем мощная винтовочная пуля. Как бы вы ни старались, в молекулярном мире нет ничего, что могло бы проникнуть в середину атома и пробиться в его ядро. Вы не можете прикоснуться к нему, и вы не можете его увидеть, поэтому перестаньте вглядываться через увеличительное стекло. Ядра атомов большого интереса для нанотехнологий не представляют.

Загадочные цепочки

Следуя совету гида, вы беретесь за две молекулярных шишки белка и тянете. Какое-то мгновение белок сопротивляется, но затем петля освобождается, позволяя другим петлям разрушаться, и вся структура, кажется, разваливается извивающимися кольцами. Совершив небольшие действия и преодолев сопротивление, можно рассмотреть структуру белка: это длинная цепь, если бы вам удалось ее распрямить, она оказалась бы длиннее вас. Каждый сегмент ее цепи имеет одну или несколько торчащих шишек. Если стеклянно-бисерное изображение атомов сделать разноцветным, то белковая цепь будет напоминать яркое ожерелье. Это может быть декоративно красиво, но как все это соединяется? Когда вы тянете, толкаете и крутите, цепь разваливается, крутится и дергается, первоначальная плотная и прочная структура не сохраняется. Возможностей ошибиться в сворачивании цепочки больше, чем в решении кубика Рубика, и теперь, когда сложенная структура исчезла, даже не ясно, как должен выглядеть «правильный» результат. Как исследователи двадцатого века решали пресловутую «проблему свертывания белка»? Дело в том, что они начали строить белковые объекты еще в конце 1980-х годов.

Молекула белка не может восстановить структуру сама по себе, поэтому вы пытаетесь ее сложить. Крепкий захват и мощный рывок немного выпрямляет секцию, но цепь держится вместе и защелкивается снова. Хотя разворачивать ее было легко, но даже стальные мышцы с силой Супермена не могут разорвать эту цепь. Химические связи удивительно крепки, так что пришло время обмануть реальность снова. И вы говорите: «слабый мир на одну секунду». Теперь ваши руки легко разрывают цепь надвое, прежде чем ее сила связи вернется к норме. Вы совершили химическое изменение, но должны быть способы проще, поскольку химики делают свою работу без крошечных сверхсильных рук и меняющих физику приказов. Пока вы пытаетесь соединить оборванные концы разорванной цепочки, они болтаются и ударяются друг о друга. Когда это происходит в третий раз, цепь снова соединяется, такая же сильная, как и раньше. Это похоже на защелкивающиеся детали, но защелки намного прочнее, чем сварная сталь. Современная химия ассемблеров обычно использует другие подходы, но представление о том, как это происходит в реальности, делает идею молекулярной сборки более понятной: поместите необходимые части вместе в правильные позиции, и они соединятся самостоятельно, образуя большую структуру.