《特种部队·眼镜蛇的崛起》

About the Film

军火商麦库伦将一种本来用于治疗癌症的纳米机器人改造成了武器，这些被称为“纳米虫”的纳米机器人一旦接触金属物体，就会利用这些材料进行自我复制，无限增殖，只有操作者发出特别信号才能让它们停止。军方从麦库伦公司里买走了4枚未被激活的“纳米虫”导弹，途中却被来历不明的劫走，并准备用它袭击艾菲尔铁塔！正邪大战一触即发，“纳米虫”蜂拥而出，整个城市的钢铁建筑、桥梁、汽车都被淹没、被吞噬……我们就从“纳米虫”讲起，说说在这部电影中大出风头的纳米技术吧。

微观尺度与“纳米虫”

“纳米”曾经被翻译成“毫微米”，顾名思义，就是1微米的千分之一，1纳米等于十亿分之一米。在0.1～100纳米尺度内加工物质的技术，就被称为纳米技术。许多精密仪器都需要在这个尺度内进行加工。比如导弹上的陀螺转子，如果重心偏离其轴心100纳米，命中时就会偏离目标10千米！所以，纳米技术最初起源于人类精细加工的需要。

影片中的“纳米虫”，正式名称叫“纳米电机系统”。和汽车这样的机器一样，它也由动力系统、执行系统等构成，实为一台微型机器。一台“纳米电机系统”能做的事很少，但几亿台放在一起，就造成了电影里吞食天地一般的后果。

“纳米虫”是金属制造的，它们在吞噬金属后，再用金属来复制更多的自己。那么为什么银幕上的“纳米虫”没有呈现金属光泽，反而像一团绿色的云雾呢？原来，许多金属原子和离子按照金属键结合成金属晶体，形成了金属的基本结构，只有金属晶体才具有金属光泽。而“纳米虫”的直径就和大的晶体差不多，它相当于直接把金属原子和离子拆散制造出的机器，完全打破了微观的晶体结构，所以无法呈现金属光泽。

微观领域的纳米技术

电影中讲到，“纳米虫”原本并非用作攻击武器，而是治疗癌症的纳米机器人。事实上，这也是目前纳米技术的主要研究方向之一。医生做治疗癌症手术的一大难题就是无法将病灶切除干净，留下的癌细胞会再次扩散。纳米机器人只有细胞大小，几千万纳米机器人也装不满一个针管，它们可以进入癌症病人体内，一个个辨认出癌细胞并加以清除。

在纳米这个尺度上，机器制造和运行的规律就完全改变了。生物细胞直径有几百纳米，而原子直径是0.1纳米。所以，纳米技术已经进入了真正的微观领域。

以构成生物身体的细胞为例，它可以从周围环境里摄取物质和能量，转化成自己的一部分，一个细胞就相当于化工厂、零件制造厂、组装厂的总和。如果人类能制造出细胞大小的机器，就能让它们像生物那样，自己从外界转换物质和能量。举一个有趣的例子：人类可以运用劈山填海的力量，制造的机器能超越音速、跨越太阳系，却造不出一只活苍蝇。这是因为，人类制造机器是“从大到小”的过程――对原材料进行切割、加工、拼装、打磨；大自然孕育生命则是“从小到大”的过程――从肉眼看不到的生殖细胞开始，靠加工转换周围环境里的能量和原料，一点点生长。就像影片里的“纳米虫”，它被发射到巴黎后，正是以破坏的形式反映了纳米机器的制造过程。它们就像活的一样，吞噬周围的金属为己所用，进行爆发式的增殖。

目前科学家已经制造出人造骨骼、人造心脏，不过它们都是用“死材料”制造出的“死机器”。如果能制造出有活性的纳米机器人，再用它们拼装成肌肉、骨骼甚至神经元，就等于制造出活的肌体。这也是纳米医疗技术的重要方向。

影片里提到的纳米机器人自我复制技术，目前仍然在研究中。科学家们希望利用这种技术研制出矿冶机器人，把它们撒到矿山，便会自动从矿石中分解出金属。普通冶炼厂需要高温和巨大的容器，这是因为冶炼厂只能从宏观上改变物质形态，而纳米机器人能够在分子水平上直接改变物质。

总之，用纳米技术冶炼原料、制造机器，看上去不再是把机器“造出来”，而是让机器“长出来”。目前，纳米级的机器仍然是精密仪器，需要使用光刻机这类昂贵的设备才能制造。一旦纳米机器可以自己“长”出来，成本就会大大下降了。

History and Future

人类科技水平提高的一个重要标志，就是加工对象的尺度越来越小。在农业手工业时代，因为只能凭借肉眼来观察目标，最小只能加工毫米级的对象。在蒸汽机革命时代，人类开始加工亚毫米尺度的对象。到了1870年开始的电气化时代，人类能够加工微米水平的对象。

1981年，科学家发明了隧道扫描显微镜，开始直接观察原子和移动原子。这是纳米技术开始的标志。这个技术把人类的加工尺度又缩小了1000倍。如今，人类已经能够移动单个原子，把它们摆成图案，甚至组装成简单的机器。未来的纳米机器并非遥不可及，你是否也为此感到兴奋了呢？