经典物理学宿命论（读书闲话之一物理学的未来）

4、纳米技术 万物从无产生?(万物从无而生是不是更合适?)

掌握工具是人与动物不同的最高成就。

一般认为，人与动物的本质区别在于制造与使用工具。但是我们发现，很多动物都会制造和使用工具。

乌鸦制作带刺的枝条捕捉昆虫

猴子选择趁手的石块敲击坚果

黑猩猩利用树枝制作捕食昆虫的工具

很多灵长类动物（少数鸟类甚至鱼类）都会使用工具，这些工具有些是天然的物体，有的则是经过它们加工的，虽然这种加工还比较简单和初级，但人类的祖先其实跟它们并没什么不同。

问题的关键是，为什么人类祖先的工具制作技术变得越来越复杂，而其它动物却没有。人类祖先的工具制作技术之所以变得越来越复杂，是由于知识积累与传承方式的进化。也就是说是知识管理方式的进化导致人类与动物的最终分野，而不是制造和使用工具本身。

动物的很多生理机能是通过基因遗传下来的。比如哺乳动物的幼崽一出生就必须具有找到母亲的乳头的能力，否则它就会被饿死；食草动物的幼崽一落地就要尽快地站立起来，并具备奔跑能力，否则就会被食肉动物猎杀。但对于高等动物来说，生存经验和生活知识是需要后天学习的。所以高等动物都会抚养自己的幼崽，并在抚养的过程中向幼崽传授生存技能。由于生存知识的积累和传承，使得部分动物处于食物链的顶端。

母狮训练幼狮捕猎羚羊

黑猩猩向幼崽传授工具使用技巧

像很多灵长类动物一样，人类祖先组成的族群是一个相对稳定和关系紧密的群体，这种族群关系有利于生存技能的积累和传承。在人类最初的进化过程中，有几个事件是里程碑式的。

一是定居的生活方式。定居的好处是显而易见的，有个遮风避雨的场所不用再四处飘荡，更加有安全感，族群首领的权力也更有保障。定居的另一个“意想不到”的好处就是“有形财产”（生产工具和生活用品）和“无形财产”（生产经验与生活知识）的不断积累。

定居的生活方式

二是人类语言的进化。毫无疑问，所有的群居性动物都有自己的“语言”体系，不过大多数动物的语言都是简单的声音、动作、行为和表情符号。动物的声音“语言”是单音节和双音节的，没有朝着多音节和复杂句型的方向进化。由于确立了定居的生活方式，人类祖先的族群关系更加稳定和紧密，这有利于群体知识的积累与传承。语言从单音节发展到多音节，从简单句型进化到复杂句型。越来越复杂的结构化语言，能够表达越来越复杂的情感，当然也就能表达越来越复杂的生存知识。知识与情感表达能力的增强，有利于增强成员之间的认同感，这种认同感从个体发展到群体，并逐渐产生了“部落图腾”和“神话故事”，形成了原始的组织文化。人类与动物也就有了本质的区别。

三是文字的出现与进化。语言作为知识传播的载体，仍有它自身的局限性。它只能储存在个人的记忆里，不利于组织化；它是碎片化的，不利于系统化；它在传播过程中会“损耗”，很难保证其完整性。文字发明后，人类在知识生产、知识管理以及组织文化建设上，又达到了一个全新的水平，有效管理的族群规模也在不断扩大，对族群规模（权力）的追求，又进一步催化了知识的生产与管理以及组织文化的创造。人类从此也就与动物界渐行渐远了。

在此后漫长的进化过程中，围绕着知识生产和知识管理人类创造了一个又一个新技术（如造纸术、印刷术、计算机、互联网等）和新模式（私塾、学堂、学院、大学），将人类的知识生产和知识管理水平推到了一个又一个新高度。直到今天，互联网、云计算、大数据技术又一次使人类的知识生产和管理方式进入一个全新的开挂时代。

人与动物的本质区别是知识的生产与管理而不是别的。从哲学上讲，人具有双重属性，即自然属性和社会属性。人具有意识，人能够发挥主观能动性，认识世界，改造世界。动物则没有意识，不能劳动，不能改造世界。

结成一定关系去创造物质生活资料的活动，就是劳动。由此可知，正是由于结成一定的社会关系，才能进行劳动，类人猿才变成人，人才和猿区别开来。劳动是人的活动，劳动把人和猿区别开来，但不是人的本质。决定劳动的是一定的社会关系，人一产生就是社会关系中的人，人从一开始就是社会关系的总和。所以说，人的本质是一定社会关系的总和。

人之所以是人，其起点是有意识的去进行物资生活资料的生产。也就是所谓的劳动。而一般的说法是，劳动创造了人，并不是使用工具。

万物从无而生

老子就曾说过：“反者道之动，弱者道之用。天下万物生于有，有生于无。”

纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用[1]。

利用纳米技术将氙原子排成IBM

纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是动态科学（动态力学）、现代科学（混沌物理、智能量子、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。

纳米技术包含下列四个主要方面：

1、纳米材料 当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能；

2、纳米动力学 主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS)；

微机电系统(MEMS)

3、纳米生物学和 纳米生物学是从微观的角度来观察生命现象、并以对分子的操纵和改性为目标的。药剂学中的纳米粒或称纳米载体与纳米药物，其尺寸界定于1-1000nm之间。纳米载体是指溶解或分散有药物的各种纳米粒。纳米药物则是指直接将原料药加工成纳米粒。发展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体内，可以用于定向杀癌细胞。

纳米生物学

纳米机器人

4、纳米电子学：包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。

两纳米超短沟道的压电电子学晶体管

量子世界

普朗克黑体辐射定律

在物理学中，普朗克黑体辐射定律（也简称作普朗克定律或黑体辐射定律，英文：Planck's law, Blackbody radiation law）描述，在任意温度T下，从一个黑体中发射出的电磁辐射的辐射率与频率彼此之间的关系。

薛定谔的猫

“遇事不决，量子力学”量子力学本是物理学中的一个理论，但随着越来越多的行业将「量子」与产品和服务挂钩，「量子」二字也有些变味。如同之前的纳米及石墨烯技术，现在电动车已经在大肆普及炒作石墨烯概念，冤种大萝卜不想当也很难逃脱。

石墨烯电池

智商税是历史悠久的存在，向前可溯及秦始皇、汉武帝等帝王世家长生不老系列，直至现代量子美容系列。

某品牌量子美肤仪

穿墙而过

穿墙术

量子物理学的发展，无疑一步步为人类铺就了这样一条从幻想走向现实的道路。 　或许有一天，人类就将带着自己的喜悦、痛苦，甚至打着喷嚏就被瞬间传输到遥远的外太空。

“量子态隐形传输”的方案：将原粒子物理特性的信息发向远处的另一个粒子，该粒子在接收到这些信息后，会成为原粒子的复制品。而在此过程中，传输的是原粒子的量子态，而不是原粒子本身。传输结束后，原粒子已经不具备原来的量子态，而有了新的量子.

在《喜羊羊与灰太狼》中出现,是灰太狼发现的又叫穿缝术，口诀是:米西米西,滑不拉几,如果你不拉几,我就不能米西。剧中有效，不妨一试。

人类瞬间转移面临三大难题

隐形传物虽然理论上可行，但要真正实现人的隐形传送，还有许多技术难题尚未解决。

难题一：人的身体是由物质组成的，如果用光速把人的身体移动到另一个地点，那么，就必须将它“唯物质化”。经物理学家计算，单单突破原子核内部的限定力，就必须把身体加热到1万亿摄氏度———这比太阳内部的热度还要高几百倍。只有在这一温度下，物质才能变为光，并通过光速输送到任何一个地点。而对每一个被输送的人来说，所使用的能量要超过迄今为止人类全部能量消耗的大约1000倍。

难题二：发射仪器必须在目的地将人重新组合起来。为了知道如何组合，它就需要获得人体所有原子结构的精确信息。如果每一个原子约为1000字节，描述人体的所有原子总共需要10的31次方的字节，而世界上全部图书所含有的信息约为10的15次方字节，仅是完整描述一个人所需要的信息的1亿分之一。仅传输这些数据对于21世纪速度最快的计算机来说，也会花去比宇宙年龄还要长2000倍的时间。

难题三：精确描述人的原子结构是最棘手的问题，从根本上来说是不可能的。因为根据海森伯测不准原理，我们不可能获得一个粒子的全部信息。例如，如果我们想知道一个粒子的位置，那么我们就会失去所有关于它的速度的信息，反之亦然。

量子传送当做笑话看看就可以，何必那么麻烦?传递肉身干甚?直接传递人的意识就OK了?只不过意识离开肉体还是意识吗？当然想想也是可以的。

移动单个原子(不特别说明的，均来自互联网)

科学家使用超快激光脉冲将扫描隧道显微镜的探针作为超快‘原子手’，实现了在万亿分之一秒内推动分子内的单个原子。此仅为示意图。（ShutterStock）

新研究在扫描隧道显微镜的基础上，向探针施加超快激光脉冲，实现了在万亿分之一秒内这样短的瞬间，以可控的力度推动了分子内的单个原子。

超快速显微镜所用的探针在分子表面扫描的情形，研究者比喻说，就像留声机的唱针在唱盘上移动一样。德国雷根斯堡大学（University of Regensburg）的研究人员发现，在光波的作用下，探针可以控制分子移动方向。

原子和分子构成了物质世界中几乎任何物质。它们之间遵循量子学规律产生互动后，组成有着无尽的功能的各种复杂系统。现在科学家已经能够观测到非常微观层面粒子互动的情形，但是如果能控制它们的互动，那在化学反应、细胞内生物代谢过程，或是以新的方式捕获太阳能等领域都有着广阔的应用前景。

相对于周围看得见摸得着的物体，原子、分子是微观世界内的物体。它们之间也有作用力、距离、时间范围这些物理特性，但是必须用微观世界专用的单位才能测量和描述它们。

比如，它们之间的距离用埃（Ångström，符号Å）来表示，1埃相当于10的负10次方米。原子和分子发生移动的时间间隔也微乎其微，一般都不到几个皮秒（picosecond，符号ps），1皮秒相当于10的负12次方秒。

因此，要直接移动微观世界的原子，需要一个能在极短的时间范围内施加作用力的工具。

三十多年前，科学家发现扫描隧道显微镜可以向单个原子施加静态作用力。新研究在此基础上，造出了世界上独有的一个将飞秒（10的负15次方秒）激光脉冲与结合扫描隧道显微镜结合的设备。

研究称，因为光是电磁波，它的振荡载波可以作为超快作用力，施力的瞬间还不到一个振荡周期的时间范围。当研究人员将超快光波作用于显微镜的探针，他们果然可以向分子的特定区域施加一个超快的作用力。

“通过这种方法，我们可以使用光照下的探针作为超快‘原子手’，推动分子内单个的原子。”这份研究的主要作者佩勒（Dominik Peller）说。

这份研究发现，这种超快作用力足以触发分子的振动，所产生的运动幅度有39%的可能性可以改变分子开关的状态。佩勒说：“我们能按照需要控制振动的振幅和方向，由此可以在飞秒范围内调整分子产生特定反应的可能性。”

微型机电系统和纳米粒子

微型机电系统（Micro Electro Mechanical System: MEMS）是指那些外形轮廓尺寸在毫米量级以下，构成元件是微米量级的可控制、可运动的微型机电装置，它是自微电子技术问世以来，人们不断追求高新技术微型化的必然结果。

近期(今天——2030)[捂脸]偷懒漏掉直接发了，孩子都说拼接怪会挨骂的，第五元素的复制人截图被投诉了，原因是致人不良联想，估计是家有神兽的女士。人本就是充满欲望的动物，否则有人也不会跑出来拍我一下。已打扫卫生，谢谢批评，下不为例。

我们身体里的纳米机器

杀死癌症 可能吗? 至少短期内不太现实

血液中的纳米卡车

纳米机器人

DNA芯片

对猪瘟野毒及其疫苗进行鉴别诊断的基因芯片以及检测方法与流程

碳纳米管

碳纳米管

后硅时代

碳化硅模型

原子晶体管

原子尺度的单电子晶体管

量子计算机

IBM的神灯

光学计算机

新型光源为光子计算机铺平道路

中期(2030——2070)

变形

《终结者》

T-1000机器人

远期(2070——2100)

《第五元素》

第五元素

圣杯:复制机

人体复制机

准备就绪，立马开工

复制进行中添加肌肉

灰黏物质 数十亿微型机器人蚕食着我们的 星球，而我们却束手无策，这听起来像是完美的科幻小说题材，不过 这也确实只能是科幻小说里的场景而已。纳米技术确实可能存在风 险，但担心它会引发末日大决战还是过于有想象力了。 “灰色粘质”的想法最初是由艾瑞克德莱克斯勒在1986年 提出的。 他提出了这样一个假想：纳米机器人(用来以原子为单位 搭建)能永无止境地复制自己，最终会使世界分崩离析，留下“灰色 粘质”。 最接近这个幻想的科学事实是大量的自我复制设施，这种设施 能引导有机分子自己组合成有用的结构，比如药物传递系统。

任何运动机制都需要消耗能量，纳米机器人会不知疲劳的永远复制下去吗?

复制机的社会影响

纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，这种纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安装在基因中，使机体正常运行。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置，第三代纳米机器人将包含有纳米计算机，是一种可以进行人机对话的装置。纳米尺度调整杀死变异的癌变细胞，通过外部激光器指引，精确计算找到出辐射超标的癌变细胞，利用先进的生物细胞溶解技术将可能病变的细胞溶解成化学分子元素，并通过特定传感器系统精确的核查后，将细胞组分成功进入健康细胞中，完成坏死细胞与成功健康细胞的转换。

假如纳米机器人忘记停止复制，会发生什么？如果没有一些内建的停止信号，纳米机器人忘记停止复制，这种灾难的可能后果将会是无法计算的。纳米机器人在人体内快速复制，能够比癌症扩散还要快地布满正常组织；一个发疯的制造食物机器人能够把地球的整个生物圈变成一块巨大的奶酪。

纳米技术学家没有回避危险，但是他们相信他们能控制灾难的发生。其中一个办法是设计出一种软件程序使纳米机器人在复制数代后自我摧毁。另一种办法是设计出一种只在特定条件下复制的机器人，例如只有在有毒化学物质以较高浓度出现时机器人才能复制，或者在一个很窄的温度和湿度范围内机器人才能复制。

就像电脑病毒的传播一样，所有以上这些努力都无法阻止那些不怀好意的人有意释放某种纳米机器人作为害人武器。事实上，一些批评家指出纳米技术可能的危险要大于它的益处。然而，仅仅这些利益就已经太具诱惑力了，纳米技术必将超过电子计算机和基因制药而成为新世纪的技术发展方向。世界可能会需要一个纳米技术免疫系统，这个系统中纳米机器人警察不断地在微观世界中同那些不怀好意的机器人进行战斗。

所有的人造物都会继承人的缺陷与恶意，当人无所不能时，人类已在自杀。

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