Кіріспе

1959 жылы Ричард Фейнманның "Төменде орын жеткілікті: физиканың жаңа саласына қадам басуға шақыру" атты лекциясы 1959 жылғы 29 желтоқсанда Калтех институтында өткен Америка физикалық қоғамының жылдық мәжілісінде жаңғырыс тудырды. Фейнман жеке атомдармен тікелей жұмыс істеу мүмкіндігін, сол кездегі синтетикалық химиядан гөрі тұрақты химия түрі деп ойлады. Лекцияның бірнеше нұсқасы танымал журналдарда жарияланса да, 1980 жылдарға дейін көп назарсыз қалды.

Тұжырымдама

Фейнман материяны атомдық деңгейде манипуляциялаудың жалпы мүмкіндіктерінің кейбір салдарына тоқталды. Ол ерекше қызығушылық танытты тығыз компьютерлік тізбектерге және сканерлік электрондық микроскоптармен салыстырғанда әлдеқайда кішкентай нәрселерді көре алатын микроскоптарға. Бұл идеялар кейіннен сканерлік туннельдік микроскоп, атомдық күш микроскопы және IBM ғалымдары жасаған Миллипед сияқты сканерлік зондтық микроскопия мен сақтау жүйелерінің басқа да мысалдары арқылы іске асырылды. Фейнман сондай-ақ, "атомдарды қалағанымызша орналастыратын" және механикалық манипуляция арқылы химиялық синтез жасайтын наноөлшемді машиналар жасау мүмкін болуы керек деп болжады. Ол сонымен қатар, "дәрігерді жұту" мүмкіндігін де ұсынды, бұл идеяны эссесінде өзінің досы және аспиранты Альберт Хиббске жатқызды. Бұл тұжырымшама кішкентай, жұтылатын хирургиялық робот құруды қамтиды. Өлшемдер кішірейген сайын, құралдарды қайта жобалау қажет болар еді, себебі әртүрлі күштердің салыстырмалы күші өзгеретін болар еді. Тартылыс күшінің маңызы азаяр еді, ал Ван-дер-Ваальс күштері, мысалы, беттік кернеудің маңызы артар еді. Фейнман бұл масштабтау мәселелерін өз баяндамасында атап өтті. Ешкім әлі осы ой экспериментін іске асыруға тырысқан жоқ; кейбір биологиялық ферменттер мен фермент кешендері (әсіресе рибосомалар) Фейнманның көзқарасына жақын химиялық тұрғыдан жұмыс істейді. Фейнман лекциясында шыны немесе пластик пайдаланудың тиімдірек болуы мүмкін екенін айтты, өйткені олардың біркелкілігі өте кішкентай масштабтағы проблемаларды болдырмайды (металдар мен кристалдар тор құрылымы басым болатын домендерге бөлінеді). Бұл шыны мен пластиктен машиналар мен электроника жасауға негізді себеп болуы мүмкін. Қазіргі уақытта екі материалдан да жасалған электрондық компоненттер бар. Шыныда жарықты таситын және күшейтетін оптикалық талшық кабельдер бар. Пластиктен полимерлер, мысалы, тотыққанда электр өткізгішіне айналатын политиофен арқылы өріс эффектісі транзисторлары жасалуда.

Қиындықтар

Кездесуде Фейнман баяндамасын екі міндетпен аяқтады және әрқайсысын бірінші шешкенге 1000 доллар сыйлық беруді ұсынды. Бірінші міндет – кішкентай мотор жасау болатын, және 1960 жылдың қараша айында Калтехтің түлегі Уильям Маклелан, епті қол шебері, дәстүрлі құралдарды пайдаланып, оны жасап шығарды, бұл Фейнманды таң қалдырды. Мотор талаптарға сай келді, бірақ жаңалық емес еді. Екінші міндет – кітап бетіндегі мәліметті сызықтық масштабта 1/25000 есе кішірету арқылы, бүкіл «Британ энциклопедиясын» бір шына басына сыятын етіп кішірейту мүмкіндігін қарастырды. 1985 жылы Стэнфорд университетінің аспиранты Том Ньюман, «Екі қаланың әңгімесі» романының бірінші абзасын 1/25000 есе қысқартып, екінші Фейнман сыйлығын жеңіп алды. Ньюманның диссертациялық жетекшісі Р. Фабиан Пиз бұл мақаланы 1966 жылы оқыған, бірақ зертханадағы тағы бір аспирант Кен Поласко, оны жақында оқып, осы міндетті орындауды ұсынды. Ньюман өз технологиясын көрсету үшін кездейсоқ үлгі іздеп жүрген. Ньюман: «Мәтін өте қолайлы болды, себебі оның әр түрлі пішіндері бар».

Қабылдау

"New Scientist" журналында "ғылыми аудиторияның қызығушылығы қоздырылды" деп жазылған. Фейнман "ойыннан туындаған идеяны" тіпті "алдын ала дайындықсыз" айтқан. Сөздің көшірмелері болған жоқ. "Алғыр ойлы тыңдаушы" магнитофон әкелді және Фейнманның әзілдерінсіз, өңделген түрі Калтехте жариялау үшін дайындалды. 1960 жылдың ақпан айында "Caltech's Engineering and Science" журналы бұл сөзді жариялады. "The New Scientist" журналындағы үзінділерден басқа, "The Saturday Review" және "Popular Science" журналдарында да жарияланды. Газеттер бірінші сынақтың жеңімпазы жарияланды. Бұл лекция 1961 жылы жарық көрген "Миниатюризация" кітабының соңғы тарауы ретінде қосылды.

Әсері

Кейіннен К. Эрик Дрекслер Фейнманның миллиардтаған шағын фабрикалар туралы тұжырымын қабылдап, олардың компьютерлік басқару арқылы, адам операторының бақылауының орнына, өздерінің көшірмелерін көбейтуге қабілетті екенін 1986 жылғы "Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology" кітабында қосты. Фейнманның қазасынан кейін, нанотехнологияның тарихи дамуын зерттеген ғалымдар оның 1980 және 1990 жылдардағы осы саланың дамуына тигізген әсері көптеген мамандар тарапынан жоғары бағаланбағанын анықтады. Оңтүстік Каролина университетінің мәдени антропологы Крис Туми Фейнманның дәрісінің жариялану және қайта жариялану тарихын, сондай-ақ ғылыми әдебиетте "Plenty of Room" деген сілтемелердің тізімін зерттеді. Тумидің 2008 жылғы "Фейнманды нанотехнологияға енгізу" мақаласында ол "Plenty of Room" дәрісінің 11 нұсқасын, сондай-ақ Фейнманның "Infinitesimal Machinery" атты ұқсас дәрісінің екі мысалын тапты, Фейнман оны "Plenty of Room, Revisited" деп атады ("Infinitesimal Machinery" деген атпен жарияланды). Тумидің сілтемелерінде сондай-ақ осы екінші дәрістің бейнежазбалары бар. 2009 жылы "Nature Nanotechnology" журналы осы тақырыпқа арналған бөлім шығарды. Туми Фейнманның дәрісінің жарияланған нұсқаларының алғашқы жарияланғаннан кейін жиырма жыл ішінде ғылыми әдебиеттегі сілтемелер бойынша өлшенгенде, аз ғана әсер еткенін, ал 1981 жылы сканерлік туннельдік микроскоп ойлап табылғаннан кейінгі он жылдықтарда одан да аз әсер еткенін анықтады. Ғылыми әдебиетте "Plenty of Room" дәрісіне қызығушылық 1990 жылдардың басында күрт өсті. Бұл, әдетте, Дрекслердің 1986 жылғы "Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology" кітабында осы дәріске сілтеме жасауынан және сол жылы көп таралған ғылыми журнал "OMNI"-де жарияланған "Нанотехнология" атты мақаласынан кейін "нанотехнология" терминіне назар аудару артып, осыған байланысты болуы мүмкін. "Nanotechnology" журналы 1989 жылы жарық көрді; әйгілі Эйглер-Швейцер эксперименті, 35 ксенон атомын дәл басқару, 1990 жылдың сәуірінде "Nature" журналында жарияланды; ал "Science" журналы 1991 жылдың қарашасында нанотехнологияға арналған арнайы нөмірін шығарды. Осы және басқа да оқиғалар "Plenty of Room" дәрісінің кейінен қайта ашылуы нанотехнологияға 1959 жылдың желтоқсан айындағы бастапқы күнін және Ричард Фейнманмен байланысты жинақталған тарихты сыйлады. 2003 жылдың мамырында палата қабылдаған Нанотехнологияны зерттеу және дамыту туралы заңның нұсқасы молекулалық өндірістің техникалық мүмкіндігін зерттеуді талап етті, бірақ бұл зерттеу Сенат қабылдағаннан және президент Джордж Буш 2003 жылдың 3 желтоқсанында қол қойғаннан бұрын, даулы емес зерттеулерді қаржыландыруды сақтау үшін алынып тасталды. 2016 жылы ТУ Делфт және INL зерттеушілерінің тобы Фейнманның дәрісінен бір абзацты екілік кодты қолдану арқылы сақтады, онда әр бит бір атомдық бос орынмен жасалды. Зерттеушілер мыңдаған атомдарды басқару үшін сканерлік туннельдік микроскопты пайдаланып, келесі мәтінді жасады: Бірақ мен соңғы сұраққа қараудан қорықпаймын, ақыр соңында – ұлы болашақта – біз атомдарды қалағанымыздай орналастыра аламыз ба; атомдардың өзі, толығымен? Егер біз атомдарды біртіндеп, қалағанымыздай орналастыра алсақ не болар еді (әрине, ақылға қонымды шектеулермен, мысалы, оларды химиялық тұрақсыз ете алмаймыз). Осы уақытқа дейін біз жерден минералдарды табуға қанағаттандық. Біз оларды қыздырып, үлкен масштабта жұмыс істейміз, және белгілі бір мөлшерде қоспасы бар таза зат алуға үміттенеміз. Бірақ біз әрқашан табиғаттың бізге берген атомдық құрылымын қабылдауымыз керек. Бізде, мысалы, 1000 ангстром арақашықтықта орналасқан қоспа атомдарымен немесе басқа да ерекше үлгіде "шахмат тақтасы" сияқты құрылым жоқ. Бұл мәтін дәл 1 кибибайтты, яғни әрқайсысы 1 атомдық бос орынмен жасалған 8192 битті пайдаланады, осылайша ол ең алғашқы атомдық кибибайтты құрайды, сақтау тығыздығы қазіргі заманғы тәсілдерден 500 есе жоғары. және бұқаралық ақпарат құралдары.

Көркем әдебиеттер

1964 жылы жарық көрген "Уақыт ағашы" әңгімесінде Деймон Найт атомнан атомға салынуы тиіс кедергі (әңгімеде – уақыт кедергісі) туралы идеяны пайдаланады.

Басылымдар

Баяндаманың қысқартылған түрі. Баяндаманың қайта басылымы. Оның алғашқы баяндамасына жалғас.