Ричард Фейнман

Приглашение в новый мир

Мне всегда казалось, что многие физики-экспериментаторы завидуют ученым вроде Каммерлинг-Оннеса, тем, кому посчастливилось открыть новую область (в данном случае физику низких температур), которая в определенном смысле бездонна, то есть в ней исследователь может бесконечно опускаться вниз, переходя ко все более низким значениям рассматриваемого параметра (например, температуры). Обычно эти ученые надолго остаются лидерами в открытой ими области, получая временно преимущество монопольного изучения целого класса новых физических явлений. Ярким примером такой деятельности может служить судьба Перси Бриджмена, создававшего установки для достижения все более высоких давлений и непрерывно открывавшего новые явления и новые применения обнаруживаемых закономерностей. Аналогичная ситуация складывается в высоковакуумной технике, где стремятся достичь все более высокой степени разреженности. Мне хочется обсудить одну малоизученную область физики, которая представляется весьма важной и перспективной. Она отличается от других направлений тем, что почти не связана с фундаментальными проблемами физики (то есть в ней не решают проблемы вроде: «Что представляют собой странные частицы?»). Ее можно сравнить скорее с физикой твердого тела, где исследуют множество странных, но чрезвычайно важных и полезных эффектов, происходящих в сложных системах и неожиданных ситуациях. Я хочу рассмотреть проблему контроля и управления строением вещества в очень малых масштабах. Обычно, стоит мне заговорить на эту тему, как коллеги начинают рассказывать о достижениях миниатюризации, об электродвигателях размером с ноготок или об устройствах, позволяющих записывать текст «Отче наш» на булавочной головке. Сразу отмечу, что все эти достижения кажутся мне пустяковыми и примитивными по сравнению с задачами, которые я буду обсуждать. «Внизу» располагается поразительно сложный мир малых форм, и когда-нибудь (году, например, в 2000-м) люди будут удивляться тому, что до 1960 года никто не относился серьезно к исследованиям этого мира. Давайте, например, обсудим проблему записи на булавочной головке всех 24 томов Британской энциклопедии и выясним для себя (хотя бы в принципе) связанные с этим технические проблемы. Диаметр булавочной головки составляет около 1/16 дюйма, поэтому после увеличения его в 25 000 раз мы получим окружность с площадью, примерно равной общей площади всех страниц Британской энциклопедии. Следовательно, задача может быть сведена к уменьшению в 25 000 раз размеров всех знаков, используемых для записи текста энциклопедии. Каким образом это можно сделать? Разрешающая способность человеческого глаза составляет около 1/120 дюйма, что примерно соответствует размеру самой маленькой точки в так называемой автотипической полиграфии с полутонами, используемой при издании Британской энциклопедии. При уменьшении ее в 25 000 раз мы получаем точку диаметром всего в 80 ангстрем, вдоль которого можно уложить 32 атома обычного размера (например, атомов распространенных металлов). Другими словами, на поверхности такой точки будет расположено около одной тысячи атомов, что, кстати, вполне достижимо уже при существующих методах фотогравировки, то есть практически мы действительно можем уже сейчас записать весь текст Британской энциклопедии на поверхности булавочной головки! $\langle\ \rangle$ До сих пор я говорил о Британской энциклопедии, но давайте подумаем вообще о всех книгах на свете! Каковы их общая численность и объем? Библиотека Конгресса США содержит около 9 миллионов книг, библиотека Британского музея и Национальная библиотека Франции -- примерно по 5 миллионов. Разумеется, огромные разделы библиотечных фондов разных библиотек просто дублируют друг друга, поэтому общее число книг в мире, представляющих хоть какой-то интерес, можно оценить как 24 миллиона. Поскольку мы вполне можем записать на булавочной головке текст 24 томов Британской энциклопедии, для записи 24 миллионов книг нам потребуется миллион таких головок, то есть площадь квадрата, на каждой стороне которого укладывается около 1000 булавочных головок. Это составляет примерно три квадратных ярда, что соответствует 35 страницам Британской энциклопедии. Другими словами, для изготовления печатной формы при записи всей информации, содержащейся в мировых библиотеках, нам потребуется лишь тонкая пленка (из окиси кремния на полимерной основе) общей площадью около 2,5 м$^2$, то есть вы можете, вообще говоря, держать в руках брошюру, содержащую в себе всю накопленную человечеством информацию (причем не в какой-то сложной, закодированной форме, а в виде обычного текста, со всеми оригинальными рисунками, схемами, чертежами и т.д.), и эта брошюра будет отличаться от обычных изданий лишь особо малым форматом печати. Я вспоминаю, как наша старая библиотекарша в Калифорнийском технологическом институте годами «упорядочивала» информацию, укладывая и переставляя 120 000 книг, громоздившихся на полках и в старых хранилищах, регистрируя их разными способами, заводя на них библиографические карточки и т.д. Интересно, что бы она сказала, узнав, что всю эту информацию можно будет хранить на одном-единственном библиотечном бланке! А если какая-нибудь университетская библиотека (например, в Бразилии) вдруг погибнет при пожаре, то мы сможем просто скопировать и переслать им тексты всех книг нашей библиотеки авиапочтой в обычном конверте. Напомню, что я назвал свою лекцию «Внизу полнымполно места», а не просто «Внизу есть место». Пока я лишь показал вам, что внизу действительно есть место, если только мы на самом деле научимся уменьшать размеры используемых нами объектов. Однако мне хочется доказать также, что места там действительно полным-полно. Я буду говорить не о методах, а о том, что можно сделать в принципе, то есть о том, чего можно добиться, используя законы физики. Речь идет не о фантастических идеях вроде антигравитации (возможно, она тоже когда-нибудь станет реальностью, если мы обнаружим некоторые новые, неожиданные закономерности в природных явлениях), а об использовании уже известных нам законов. Мы не продвинулись в этом направлении лишь потому, что не ставили перед собой подобной задачи.