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当人们在银幕上看到纳米虫弹头差一点吞噬巴黎,请记住,这不仅仅是艺术与科学的幻想,正如英国牛津大学教授尼克·博斯特罗姆所说:随着纳米技术的发展,人类也许能够研制出“难以有效防御”的先进武器,尖端的纳米技术有可能成为“本世纪人类面临的最大威胁之一”。
纳米的诱惑
一纳米有多小?相当一根头发直径的6万分之一(十亿分之一米)。
科学巨匠爱因斯坦早就预言:“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”当人类轰轰烈烈地飞入太空、登上月球、探索火星之际,人类同时也在静悄悄地深入物质内部,并在物质微粒间营造出一个崭新的微观王国。在这神奇奥妙的纳米天地里,一些见所未见、闻所未闻的“精灵”,如分子开关、原子制动器、单个电子晶体管等相继诞生了。
如此小而又小的微粒怎样加工?科学家自有鬼斧神工。
纳米技术从研究走向实用有三大关键:一是研制纳米材料,二是寻求超精度微加工方法,三是做出微机电系统。
首先是研制纳米材料:如今高能量纳米材料、纳米隐身材料、纳米磁性材料已有重大突破。某些纳米材料产品已在高技术开发和军事应用领域作出了突出贡献。至于纳米加工,当物体尺寸达到纳米级,常规的加工技术就没有了用武之地。怎么办?纳米技术研究者打破常规,进行反向思维,将常规的“由大到小”的加工方法改变为“由小到大”的加工方法,发明了所谓扫描隧道显微镜加工技术。
纳米技术的核心技术是微机电技术。当每个部件都小到纳米级以后,宏观的参数如体积、重量等都变得微不足道了,而与物体表面相关的因素如表面张力和摩擦力就显得至关重要了。新的物理特性使纳米器件非常坚固耐用,同时也非常可靠。一般纳米器件振动2000万次,也丝毫不会损坏。近10多年,微机电技术获得了实质性突破。科学家们成功地制出了纳米齿轮、纳米弹簧、纳米喷嘴、纳米轴承等微型构件,并在此基础上制成了纳米发动机。这种微型发动机的直径只有200微米,一滴油就可以灌满四五十个这种发动机。与此同时,微型传感器、微型执行器等也相继制成。这些基础单元再加上电路、接口,就可以组成完整的微机电系统了。
在各国投入巨资极力推动下,现在的纳米技术和产品可以说已经完全褪去了科幻色彩。日本NEC公司基础研究所利用纳米技术已经制成了新型量子器件——量子点阵列,突破了微电子技术的极限。美国已研制成功可由激光驱动,宽度只有纳米的并具有开关特性的复杂分子。这将为研制激光计算机提供技术基础。1993年,日本日立公司宣布,该公司与英国剑桥大学利用纳米技术,研制成功存储达16吉拉的“单分子存储器”。将来分子电路和分子电脑一旦研制成功并实用化,就可以研制体积更小、功能更强的计算机。
美国研制的纳米隐身技术“超黑粉”,对雷达波的吸收率达100%,这必将促进隐身技术的新发展。在日本,丰田公司组装了一辆米粒大小运转自如的汽车;德国科学家制成了一架直升机。它只有黄蜂大小却能升空飞行,美国研制的微型发动机小得惊人,5立方厘米的空间里能装下1000台,利用这种微型发动机制造的机器人“医生”可进入人体直肠。
2000年,在纳米技术迅猛发展的背景下,中科院正式组建中科院纳米科技中心,开通纳米科技网,并宣布启动投资总额达2500~元的知识创新工程重大项目“纳米科学技术”。最近,有报道称,我国以纳米技术为基础的企业已有上百家,纳米材料的生产线有的已投入生产或正在开发之中。
中国神话催生纳米美军
越战期间,当美军前线指挥官正为找不到目标而苦苦发愁时,一大批经过特殊改装的“臭虫探测器”,很快通过飞机撒布在越南北方茂密的丛林之中。这些臭虫一旦爬到越南人民军身上吸血时,背上的超微型无线电发射器便发出信号,这就引导了美国轰炸机和攻击机对发出信号的地区实施轰炸。在越南战争的最后阶段,美国企图通过对交通线的狂轰滥炸,以争取和谈的有利条件。在这次战役中,“臭虫”也被大量广泛地应用,众多携带发射器的“臭虫控测兵”被撒布到越南北方各地,尤其是“胡志明小道”周围。当时的运输队无论白天黑夜,在丛林中反复挨炸,始终不知道是何原因。
这次战役被看作是美军第一次大规模使用微型化武器,它所取得的实战成果也促进美军大力发展纳米武器。
2008年3月中旬,从美国首都华盛顿传出的消息称,五角大楼先进武器研发局,与位于亚特兰大市的乔治亚技术研究所签订了一项合作协议,争取在5年内用纳米武器装备美军。
说起来很有意思,使该项目负责人,乔治亚技术研究所的贾森·纳德勒成为纳米武器专家的,竟是中国的一部小说!
不久前,纳德勒在谈起自己与纳米武器结缘的原因时说:“我是很偶然读了中国的神话小说《西游记》,孙悟空变成小虫子钻进铁扇公主肚子里,追使她乖乖就范的故事,给我留下了很深刻的印象。这甚至改变了我日后的生活和工作方向……”
1996年,纳德勒在美国东北大学完成了机械工程专业的本科学业。随后,他一边工作,一边攻读乔治亚技术研究所的材料与工程学博士学位。其间,他获得过两项专利,因而名声大振。2003年,他顺利通过博士论文答辩。一时间,众多科研机构的聘用合同蜂拥而来,让他有些目不暇接。其中,乔治亚技术研究所的邀请函最让他感兴趣,但对方想让他研究纳米技术在军事上的应用。“这是一个学非所用的工作。”纳德勒当时有些犹豫。“关键时刻,《西游记》里的‘纳米武器’,对我产生了神奇的影响。”纳德勒坦言。
“它们很小!”纳德勒向朋友们介绍他的研究成果,比如现在美国最先进战斗机上的全部电子系统,若采用纳米技术,可以集成在一块很小的芯片上;也是因为体积小,纳米武器的隐蔽性很高,可“潜伏”在敌方关键设备中几十年而不被发现;纳米器件的运行速度比半导体器件快1000倍,因此其攻击速度和威力相当惊人。
相比之下,向五角大楼决策者们解释纳米武器的威力就困难多了——他们要看到实际效果。2008年1月初,在五角大楼的要求下,纳德勒主持了一次电脑模拟的纳米武器作战演习——“战争”发生在2010年,美国与敌方的飞机、坦克、大炮在战场上频繁调动。就在双方剑拔弩张之时,天空中出现了许多“苍蝇”、“黄蜂”等“小昆虫”,地面上也拥出数以万计的“蚂蚁”。这些“小动物”有的在战场上空盘旋,有的则直接进入敌方的指挥机关、雷达站、弹药库等。随着“轰”的一声巨响,敌方弹药库率先发生爆炸。紧接着,敌方指挥通信系统也莫名其妙地炸开了花,在前线待命的飞机、坦克和航母,因接不到指令、失去弹药和能源补给,全都成了废铁……
纳德勒预计,在5年内,他有能力让第一批纳米武器正式服役,10年内可望进行大规模部署,包括组建一支“纳米微型军队”。他之所以如此自信,是因为在 2007年末,他的团队在三大关键领域取得了突破。这三大关键领域是:合适的纳米材料、超精度微加工方法和微机电系统。
战场革命
伦敦大学伯克贝克学院社会理论学教授保罗·赫斯特说:“想象:靠自己的传感器飞行并携带许多致命小型弹药的微型飞机;能把微型制导小炸弹散布到所选定的目标的智能跳雷。其结果将是确实可以替代化学和生物武器的有效武器;可以通过微型弹药释放的有无限生命力的致命生物机器,装在数百万个纳米机器人里面散布到敌方阵地……在理论上可以把人活活地吃掉。指挥员可以在数百英里外指挥由机器人在地面进行的后英雄主义战争。这样的一场战争的第一批子弹,很可能要射向太空。”
美国战略研究所的一位科学家也表示:“道理简单,如果美国十艘航空母舰毁了四五艘,可能会重创美国军力。如果以这笔钱来发展袖珍武器,那么我们可以以量取胜,毁了一百艘袖珍舰艇或飞机,也无关痛痒。”
纳米武器的出现和使用,将大大改变人们对战争力量对比的看法,使人们重新认识军事领域数量与质量的关系,使武器装备的研制与生产更加脱离数量规模的限制,并进一步向智能方向发展。未来战场,巨型武器系统和微型武器系统将同时存在,协同作战,战斗格局更加诡谲多变。
纳米武器实现了武器系统超微型化,使目前的车载、机载的电子战系统浓缩至可单兵携带,隐蔽性更好、安全性更高。纳米武器的高智能化,使武器装备控制系统信息获取速度大大加快,侦察监视精度大大提高。微型系统的集成化生产,使武器装备成本降低、可靠性提高,同时使武器装备研制、生产周期缩短。
同时,纳米战争透明度大大增加。在纳米战场上,对于弱势一方而言,从太空到空中、到地面,在层层严密高效的纳米级侦察监视网下,几乎已无密可保。纳米战争的低消耗也使战争规模和成本更容易控制,虽然前期技术研制的投入可能是巨大的,一旦开战消耗却极小。一方面,纳米武器所用资源较少,成本相对低廉,即使大量使用,也远远不可能有传统战争的糜费之巨。另一面,纳米战争透明度高,战争强度将相对有限。
人类面临“纳米阴云”?
2007年10月23日,英国《每日电讯报》曾报道说,英国牛津大学教授尼克·博斯特罗姆预测,随着纳米技术的发展,人类也许能够研制出各种“难以有效防御”的先进武器,尖端的纳米技术有可能成为“本世纪人类面临的最大威胁之一”。
这种担心不无道理。美国人要在5年内造出纳米武器,其他国家的科学家也没有闲着。据透露,俄罗斯、日本、德国等国,早已为研制纳米武器投入了巨额资金。全世界几乎所有的科学家都承认,纳米技术若用于民用,将可造福于人类,但若遭到误用,它必将成为核能变核武的又一翻版。也许有朝一日,曾经笼罩在人类头顶上的“核阴云”,将变成“纳米阴云”!
不知时下正沉浸在实验室里的纳德勒,在享受成就感的时候,是否也想到了纳米武器可能造成的可怕后果。
纳米的诱惑
一纳米有多小?相当一根头发直径的6万分之一(十亿分之一米)。
科学巨匠爱因斯坦早就预言:“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”当人类轰轰烈烈地飞入太空、登上月球、探索火星之际,人类同时也在静悄悄地深入物质内部,并在物质微粒间营造出一个崭新的微观王国。在这神奇奥妙的纳米天地里,一些见所未见、闻所未闻的“精灵”,如分子开关、原子制动器、单个电子晶体管等相继诞生了。
如此小而又小的微粒怎样加工?科学家自有鬼斧神工。
纳米技术从研究走向实用有三大关键:一是研制纳米材料,二是寻求超精度微加工方法,三是做出微机电系统。
首先是研制纳米材料:如今高能量纳米材料、纳米隐身材料、纳米磁性材料已有重大突破。某些纳米材料产品已在高技术开发和军事应用领域作出了突出贡献。至于纳米加工,当物体尺寸达到纳米级,常规的加工技术就没有了用武之地。怎么办?纳米技术研究者打破常规,进行反向思维,将常规的“由大到小”的加工方法改变为“由小到大”的加工方法,发明了所谓扫描隧道显微镜加工技术。
纳米技术的核心技术是微机电技术。当每个部件都小到纳米级以后,宏观的参数如体积、重量等都变得微不足道了,而与物体表面相关的因素如表面张力和摩擦力就显得至关重要了。新的物理特性使纳米器件非常坚固耐用,同时也非常可靠。一般纳米器件振动2000万次,也丝毫不会损坏。近10多年,微机电技术获得了实质性突破。科学家们成功地制出了纳米齿轮、纳米弹簧、纳米喷嘴、纳米轴承等微型构件,并在此基础上制成了纳米发动机。这种微型发动机的直径只有200微米,一滴油就可以灌满四五十个这种发动机。与此同时,微型传感器、微型执行器等也相继制成。这些基础单元再加上电路、接口,就可以组成完整的微机电系统了。
在各国投入巨资极力推动下,现在的纳米技术和产品可以说已经完全褪去了科幻色彩。日本NEC公司基础研究所利用纳米技术已经制成了新型量子器件——量子点阵列,突破了微电子技术的极限。美国已研制成功可由激光驱动,宽度只有纳米的并具有开关特性的复杂分子。这将为研制激光计算机提供技术基础。1993年,日本日立公司宣布,该公司与英国剑桥大学利用纳米技术,研制成功存储达16吉拉的“单分子存储器”。将来分子电路和分子电脑一旦研制成功并实用化,就可以研制体积更小、功能更强的计算机。
美国研制的纳米隐身技术“超黑粉”,对雷达波的吸收率达100%,这必将促进隐身技术的新发展。在日本,丰田公司组装了一辆米粒大小运转自如的汽车;德国科学家制成了一架直升机。它只有黄蜂大小却能升空飞行,美国研制的微型发动机小得惊人,5立方厘米的空间里能装下1000台,利用这种微型发动机制造的机器人“医生”可进入人体直肠。
2000年,在纳米技术迅猛发展的背景下,中科院正式组建中科院纳米科技中心,开通纳米科技网,并宣布启动投资总额达2500~元的知识创新工程重大项目“纳米科学技术”。最近,有报道称,我国以纳米技术为基础的企业已有上百家,纳米材料的生产线有的已投入生产或正在开发之中。
中国神话催生纳米美军
越战期间,当美军前线指挥官正为找不到目标而苦苦发愁时,一大批经过特殊改装的“臭虫探测器”,很快通过飞机撒布在越南北方茂密的丛林之中。这些臭虫一旦爬到越南人民军身上吸血时,背上的超微型无线电发射器便发出信号,这就引导了美国轰炸机和攻击机对发出信号的地区实施轰炸。在越南战争的最后阶段,美国企图通过对交通线的狂轰滥炸,以争取和谈的有利条件。在这次战役中,“臭虫”也被大量广泛地应用,众多携带发射器的“臭虫控测兵”被撒布到越南北方各地,尤其是“胡志明小道”周围。当时的运输队无论白天黑夜,在丛林中反复挨炸,始终不知道是何原因。
这次战役被看作是美军第一次大规模使用微型化武器,它所取得的实战成果也促进美军大力发展纳米武器。
2008年3月中旬,从美国首都华盛顿传出的消息称,五角大楼先进武器研发局,与位于亚特兰大市的乔治亚技术研究所签订了一项合作协议,争取在5年内用纳米武器装备美军。
说起来很有意思,使该项目负责人,乔治亚技术研究所的贾森·纳德勒成为纳米武器专家的,竟是中国的一部小说!
不久前,纳德勒在谈起自己与纳米武器结缘的原因时说:“我是很偶然读了中国的神话小说《西游记》,孙悟空变成小虫子钻进铁扇公主肚子里,追使她乖乖就范的故事,给我留下了很深刻的印象。这甚至改变了我日后的生活和工作方向……”
1996年,纳德勒在美国东北大学完成了机械工程专业的本科学业。随后,他一边工作,一边攻读乔治亚技术研究所的材料与工程学博士学位。其间,他获得过两项专利,因而名声大振。2003年,他顺利通过博士论文答辩。一时间,众多科研机构的聘用合同蜂拥而来,让他有些目不暇接。其中,乔治亚技术研究所的邀请函最让他感兴趣,但对方想让他研究纳米技术在军事上的应用。“这是一个学非所用的工作。”纳德勒当时有些犹豫。“关键时刻,《西游记》里的‘纳米武器’,对我产生了神奇的影响。”纳德勒坦言。
“它们很小!”纳德勒向朋友们介绍他的研究成果,比如现在美国最先进战斗机上的全部电子系统,若采用纳米技术,可以集成在一块很小的芯片上;也是因为体积小,纳米武器的隐蔽性很高,可“潜伏”在敌方关键设备中几十年而不被发现;纳米器件的运行速度比半导体器件快1000倍,因此其攻击速度和威力相当惊人。
相比之下,向五角大楼决策者们解释纳米武器的威力就困难多了——他们要看到实际效果。2008年1月初,在五角大楼的要求下,纳德勒主持了一次电脑模拟的纳米武器作战演习——“战争”发生在2010年,美国与敌方的飞机、坦克、大炮在战场上频繁调动。就在双方剑拔弩张之时,天空中出现了许多“苍蝇”、“黄蜂”等“小昆虫”,地面上也拥出数以万计的“蚂蚁”。这些“小动物”有的在战场上空盘旋,有的则直接进入敌方的指挥机关、雷达站、弹药库等。随着“轰”的一声巨响,敌方弹药库率先发生爆炸。紧接着,敌方指挥通信系统也莫名其妙地炸开了花,在前线待命的飞机、坦克和航母,因接不到指令、失去弹药和能源补给,全都成了废铁……
纳德勒预计,在5年内,他有能力让第一批纳米武器正式服役,10年内可望进行大规模部署,包括组建一支“纳米微型军队”。他之所以如此自信,是因为在 2007年末,他的团队在三大关键领域取得了突破。这三大关键领域是:合适的纳米材料、超精度微加工方法和微机电系统。
战场革命
伦敦大学伯克贝克学院社会理论学教授保罗·赫斯特说:“想象:靠自己的传感器飞行并携带许多致命小型弹药的微型飞机;能把微型制导小炸弹散布到所选定的目标的智能跳雷。其结果将是确实可以替代化学和生物武器的有效武器;可以通过微型弹药释放的有无限生命力的致命生物机器,装在数百万个纳米机器人里面散布到敌方阵地……在理论上可以把人活活地吃掉。指挥员可以在数百英里外指挥由机器人在地面进行的后英雄主义战争。这样的一场战争的第一批子弹,很可能要射向太空。”
美国战略研究所的一位科学家也表示:“道理简单,如果美国十艘航空母舰毁了四五艘,可能会重创美国军力。如果以这笔钱来发展袖珍武器,那么我们可以以量取胜,毁了一百艘袖珍舰艇或飞机,也无关痛痒。”
纳米武器的出现和使用,将大大改变人们对战争力量对比的看法,使人们重新认识军事领域数量与质量的关系,使武器装备的研制与生产更加脱离数量规模的限制,并进一步向智能方向发展。未来战场,巨型武器系统和微型武器系统将同时存在,协同作战,战斗格局更加诡谲多变。
纳米武器实现了武器系统超微型化,使目前的车载、机载的电子战系统浓缩至可单兵携带,隐蔽性更好、安全性更高。纳米武器的高智能化,使武器装备控制系统信息获取速度大大加快,侦察监视精度大大提高。微型系统的集成化生产,使武器装备成本降低、可靠性提高,同时使武器装备研制、生产周期缩短。
同时,纳米战争透明度大大增加。在纳米战场上,对于弱势一方而言,从太空到空中、到地面,在层层严密高效的纳米级侦察监视网下,几乎已无密可保。纳米战争的低消耗也使战争规模和成本更容易控制,虽然前期技术研制的投入可能是巨大的,一旦开战消耗却极小。一方面,纳米武器所用资源较少,成本相对低廉,即使大量使用,也远远不可能有传统战争的糜费之巨。另一面,纳米战争透明度高,战争强度将相对有限。
人类面临“纳米阴云”?
2007年10月23日,英国《每日电讯报》曾报道说,英国牛津大学教授尼克·博斯特罗姆预测,随着纳米技术的发展,人类也许能够研制出各种“难以有效防御”的先进武器,尖端的纳米技术有可能成为“本世纪人类面临的最大威胁之一”。
这种担心不无道理。美国人要在5年内造出纳米武器,其他国家的科学家也没有闲着。据透露,俄罗斯、日本、德国等国,早已为研制纳米武器投入了巨额资金。全世界几乎所有的科学家都承认,纳米技术若用于民用,将可造福于人类,但若遭到误用,它必将成为核能变核武的又一翻版。也许有朝一日,曾经笼罩在人类头顶上的“核阴云”,将变成“纳米阴云”!
不知时下正沉浸在实验室里的纳德勒,在享受成就感的时候,是否也想到了纳米武器可能造成的可怕后果。