Весь мир на булавочной головке: Фейнман в 1959 году предсказал будущее технологий

Можно ли на самом деле уместить целую энциклопедию на булавочной головке? Это звучит как фокус для вечеринки, но за этим стоит серьезный вопрос, с которым мы сталкиваемся каждый раз, когда телефон получает больше памяти в том же тонком корпусе.

В 1959 году физик Ричард Фейнман в своем выступлении в Калифорнийском технологическом институте (Caltech) доказывал, что уменьшение информации и машин до масштабов атомов физически возможно, пишет Econews. Каков был его главный посыл? Жесткий предел ставила не природа, а вопрос о том, смогут ли инженеры создать инструменты для достижения этой цели.

Библиотека на булавочной головке

Выступая на ежегодном собрании Американского физического общества, он спросил: "Почему мы не можем записать все 24 тома Британской энциклопедии на головке булавки?"

Булавочная головка, как он пояснил, имеет диаметр около 1,5 мм, и по его оценкам, уменьшение шрифта примерно в 25 000 раз позволило бы тексту поместиться и оставаться читаемым под электронным микроскопом. Официальную стенограмму можно найти под названием "Там внизу много места".

Затем он масштабировал идею от одной энциклопедии до всех книг, которые важны для человечества. Используя примерные данные Библиотеки Конгресса, библиотеки Британского музея и Национальной библиотеки Франции, он насчитал около 24 миллионов "интересующих томов" и заявил, что вся эта кипа может поместиться примерно на миллионе булавочных головок. В его предварительных расчетах это заняло бы всего несколько квадратных метров – достаточно мало, чтобы носить с собой как брошюру.

Физика не против

Большая часть выступления была проверкой реальности относительно пределов. "Мы не делаем этого просто потому, что еще не дошли до этого", – объяснил он аудитории, добавив, что не изобретает новых законов природы. Другими словами, дверь была открыта, просто мы в нее еще не вошли.

Позже это мышление стало известно как нанотехнологии – изучение и проектирование материи на чрезвычайно крошечных уровнях. Нанометр – это одна миллиардная часть метра, и именно в этом диапазоне современные материалы начинают вести себя по-другому. Министерство энергетики США отметило, что термин был введен в 1974 году Норио Танигути, спустя годы после того, как выступление 1959 года нанесло эту идею на карту мира.

Два пари по 1 000 долларов

Чтобы сделать это видение конкретным, он предложил денежные призы вместо простых аплодисментов. "Я намерен предложить приз в размере 1 000 долларов первому, кто сможет перенести информацию со страницы книги", – подчеркнул он, а также пообещал еще 1 000 долларов за работающий двигатель, который поместился бы внутри куба со стороной около 0,4 мм. Это было игриво, но также ставило четкие инженерные цели.

Вызов с двигателем был принят в 1960 году Уильямом Маклелланом, который построил его с помощью микроскопа, часового токарного станка и зубочистки для манипуляций с деталями. Эта история напоминает о том, что миниатюризация не всегда связана с принципиально новой наукой. Иногда это ювелирная работа, доведенная до предела.

Вызов с текстом занял больше времени и был окончательно выполнен в ноябре 1985 года. Том Ньюман, в то время аспирант Стэнфордского университета, использовал электронно-лучевую литографию (по сути, письмо сфокусированным пучком электронов), чтобы уменьшить страницу книги до квадрата со стороной около 0,006 мм, который можно было прочитать под электронным микроскопом.

Его научный руководитель Р. Фабиан Пиз назвал это сложным технологическим упражнением, а в призовой записке была строка: "Поздравляем вас и ваших коллег".

Видеть и перемещать атомы

Он постоянно возвращался к одному недостающему ингредиенту: более совершенным способам видеть то, что мы делаем. "Для более быстрого прогресса вам следует сделать электронный микроскоп в 100 раз лучше", – утверждал он, поскольку создание меньших объектов работает только в том случае, если вы можете надежно контролировать результат. Эта фраза звучит иначе сегодня, когда крошечные устройства встроены во все – от автомобилей до наушников.

Инструменты действительно совершенствовались, и некоторые из самых больших скачков были вознаграждены публично. Нобелевская премия по физике 1986 года была присуждена за сканирующий туннельный микроскоп – метод, позволяющий картографировать поверхности на уровне отдельных атомов, наряду с ранними достижениями в электронной оптике и созданием первого электронного микроскопа.

Эта награда помогает понять, почему идея "свободного места внизу" не осталась навсегда умозрительным экспериментом.

Почему это все еще важно

Выступление также опиралось на биологию, указывая на то, что ДНК хранит огромные объемы информации в крошечном пространстве. В нем даже рассматривался медицинский мысленный эксперимент Альберта Р. Хиббса о проглатывании "механического хирурга", который мог бы перемещаться по кровеносным сосудам для ремонта сердечного клапана. Каким бы надуманным это ни казалось, суть заключалась в том, что маленькие машины могут быть полезными, а не просто впечатляющими.

Исследователи по-прежнему стремятся к более плотному хранению данных, и иногда они делают это по одному атому за раз. В 2016 году Флорис Калфф и Адриан Отте из Делфтского технического университета описали перезаписываемую "атомную память", которая хранила один килобайт (8 000 бит) при плотности 502 терабита (триллиона бит) на квадратный дюйм, и сообщили о стабильности системы до температуры 77 кельвинов (около -196 °C).

Ничто из этого не означает, что вы скоро сможете сделать бэкап всей своей жизни на крупицу металла у себя дома. Но направление ясно, и оно совпадает с тем, о чем на самом деле было выступление 1959 года. Если внизу "полно места", следующим вопросом становится – кто сможет надежно строить в этом пространстве.

Ранее УНИАН сообщал, что в Тихом океане формируется климатическая аномалия, которую ощутит весь мир.

Вас также могут заинтересовать новости:В 75000-летней пещере обнаружили 46 видов, которые никогда не встречались в одном местеУникальная находка на глубине 500 метров: учёные обнаружили следы динозавров на потолке пещерыКорабль, взорвавшийся 225 лет назад, скоро будет "похоронен" навсегда: какая причина

ДЖЕРЕЛО : UNIAN