В.А. Цикин

Сумской государственный

педагогический университет им. А.С. Макаренко

В статье проведен философский дискурс нанонаук и нанотехнологий и показано их влияние на современное мировоззрение.

Ключевые слова: философский дискурс, мировоззрение, нано, нанонаука, нанотехнология, нанофилософия.

Наращивая свое научно-технологическое могущество, человечество распространяет свою проектирующую, конструктирующую, контролирующую деятельность не только на макромир, но и наномир, то есть мир атомарно-молекулярных структур живой и неживой материи. Благодаря такой научно-технологической экспансии будущее человечества предстает как суррогатная онтология, то есть как бытие, которое творится человеком, орудующим все более могущественными наукоемкими технологиями.

Что такое наномир и чем отличается от макро-, микро- и пикомиров? Почему линейный размер 10^-9 в отличие от 10^-6 и 10^-12 привлекает внимание ученых и практиков? Для начала отметим, что активность частиц обусловлена обычно поверхностной энергией (показателем активности может быть соотношение объема частицы к ее поверхности). Чем меньше линейный размер частицы, тем она активнее. Однако, если размер частиц 10 , то взаимодействия между ними в большинстве случаев не приводят к их самоорганизации и направленному достижению определенных свойств. А вот частицы размером 10^-9 приобретают уже определенные формы и способны к самоорганизации. Познание механизма самоорганизации (синергетики) открывает широкий простор для направленных на определенный результат действий создателей новых материалов, технологий и конструкций.

За последнее время в мировое сознание быстро вошло короткое слово с большим потенциалом - «нано». Оно будит в воображении догадки о больших сдвигах практически во всех аспектах науки и техники, имеет последствия для экономики, международных отношений, повседневной жизни, этики и даже понимания человеком своего места во Вселенной. Мечтатели расхваливают его как панацею от всех бед. Паникеры видят в нем новый этап биологических и химических войн или, в крайнем случае, возможность создания новых биологических видов, которые могут заменить человечество.

Приставка «нано» означает одну миллиардную метра. Чтобы понять этот масштаб, укажем, что толщина человеческого волоса составляет примерно 50000 нанометров, клетка бактерии измеряется несколькими сотнями нанометров. Наименьшие элементы, которые способен разглядеть невооруженным глазом человек, имеют размер 10000 нанометров. Один нанометр - это ряд из десяти атомов водорода. Это действительно очень мало. Как известно, с греческого «нано» переводится как «карлик». А ещё приставкой «нано» обозначают число 10 в минус девятой степени. «Карликовые» технологии сегодня все активнее используются для изготовления керамики. Из- за размеров частиц плотность материала после спекания чрезвычайно высока, поэтому синтезируемые наноматериалы обладают совершенно уникальными свойствами: они устойчивы к механическим и химическим воздействиям, выдерживают высокие температуры.

Нанонаука - это изучение фундаментальных принципов молекул и структур, размер которых равен от 1 до 100 нанометров. Эти элементы называются наноструктурами. Нанотехнология - это междисциплинарная область науки, в которой изучаются закономерности физико-химических процессов в пространственных областях нанометровых размеров с целью управления отдельными атомами, молекулами, молекулярными системами при создании новых молекул, наноструктур, наноустройств и материалов со специальными физическими, химическими и биологическими свойствами. Все, что меньше нанометра, - это просто свободный атом или небольшая молекула, блуждающая в пространстве, как маленькое одинокое облачко пара. Таким образом, наноструктуры не просто меньше всего, что делал раньше человек, они являются наименьшими твердыми материалами, которые можно сделать. Нанонаука и нанотехнология рассматривают все свойства структур в наномасштабе, независимо от того, являются ли они механическими, квантовыми, физическими или химическими. Это наука «разноликая» и делится на десятки подобластей.

Наномасштаб уникален, поскольку этот тот масштаб размеров, где знакомые повседневные характеристики материалов, такие, как проводимость, твердость или точка плавления встречаются с такими экзотическими характеристиками мира атомов и молекул, как корпускулярно-волновой дуализм и квантовые эффекты. В наномире наиболее фундаментальные свойства материалов и машин зависят от их размера так, как не зависят ни при одном другом масштабе. Такая связь размера с наиболее фундаментальными физическими, электрическими и химическими свойствами материалов является ключевой для всех наноструктур. Стоит достичь наномасштаба, как сразу меняются все физические и химические свойства (цвет, точка плавления и др.). Причину такого изменения следует искать в природе взаимодействия атомов, составляющих то или иное вещество [6, 35].

С точки зрения фундаментальной науки понимание наномасштаба важно, если требуется знать, как построено вещество и какие свойства материалов отражают их компонентный состав, атомный состав, форму и размер. С точки зрения технологии и прикладного использования уникальные свойства наномира означают, что проектирование в нем может дать замечательные результаты, добиться которых нельзя иными способами.

Нанонаука и нанотехнология заставляют думать, создавать, измерять, использовать и проектировать в наномасштабе. Поскольку наномасштаб так мал, что его нельзя представить, перечисленные вещи сделать очевидно трудно. Так стоит ли этим заниматься?

В природе существует более 100 атомов, каждый из которых имеет различный заряд ядра. Все атомы имеют размер порядка 0,1 нанометра, а наибольший диаметр урана - около 0,22 нанометра. Следовательно, все атомы имеют приблизительно одинаковый размер и они немного меньше наноразмеров. Эти атомы являются фундаментальными блоками всей природы, которую мы видим. Их можно представлять как кирпичики разного цвета и размера, из которых можно сделать любые предметы окружающего нас мира. Это «строительство» подобно тому, как объединяются атомы в молекулы.

Природа и нанотехнология имеют дело с атомами, которые приблизительно одинаковой сферической формы и отличаются друг от друга по размерам, способностью взаимодействовать и соединяться в молекулы. Размер молекулы, состоящей из 10 или больше атомов, превышает один нанометр. Существует множество типов химических связей, но все они порождены взаимодействием электронов, атомов или ионов. Поскольку электроны отвечают за связи, а химические реакции - это просто создание и разрыв связей, то можно утверждать, что электроны отвечают за химические свойства атомов и молекул.

Эти связи в атомах и молекулах являются ключом к нанотехнологии. Они объединяют атомы и ионы в молекулы и могут действовать как механические устройства, имеющие наноскопические размеры. Для микроскопических и больших устройств эти связи - это просто средство для создания новых материалов. В наномире, где сами молекулы могут быть устройствами, связи также могут быть компонентами этих устройств. Нанонаука и нанотехнология сосредоточены на конструировании материалах: физических и твердых объектов.

Как известно, природный атом - это облако электронов, запертое в микроскопическом объеме. Искусственный атом - это тоже облако электронов, запертое в микроскопическом объеме. Но в природном атоме упомянутое электронное облако удерживается в микрообъеме не человеком, а ядром: его удерживает природа, создавшая ядро с его электромагнитным полем. Такое удержание природа осуществляла задолго до возникновения человека. В искусственном же атоме ядра нет. Облако электронов здесь удерживается не кулоновским полем ядра, а физическими полями, специально созданными человеком. Но, в отличие от природы, наноинженер не только удерживает такими полями электронное облако, а, варьируя характеристики этих полей, он как бы отдает команды электронному облаку, которые закодированы с помощью электромагнитных волн.

Электронные облака наномира (искусственные атомы и атомарные структуры), принимая человеческие команды, изменяют свои природные качества и поведение. Каждая нанотехнология - это некоторый способ отдавать наноструктурам упомянутые команды, приказы, директивы человека. В будущем такие команды будут отдаваться с помощью нанокомпьютеров. Именно поэтому технологии искусственного суперинтеллекта также будут приобретать фундаментальную роль в практике технологического изменения природных свойств структур атомарного масштаба.

Нанотехнологии в синтезе с другими базовыми технологиями ХХІ века уже сегодня позволяют человеку создавать искусственные атомы, атомарные структуры, программировать материю на атомарном уровне, осуществлять атомно-молекулярную сборку самых разных веществ. Такие технологии способны изменять по воле человека физические свойства вещества на уровне атомов, атомарных структур и простейших молекул, то есть на уровне объектов и процессов, соразмерных нанометру [1, 49].

Нанотехнологии с самого начала нацелены на создание (конструирование, производство) различных типов материи. Примерами таких типов материи могут служить квантовые точки (квантовые капли), квантовые решетки, квантовые проволоки, нанотрубки. Природа не создает такого рода материальные структуры. Поэтому названные структуры оцениваются как искусственные (синтетические) - суррогатные. Они называются так не только потому, что созданы человеком, но и потому, что человек может программировать их свойства, взаимодействия, поведение.

Приборы, сконструированные из суррогатных атомов (нанопроводники, нанополупроводники, нанодиоды, нанотранзисторы, нанопроцессоры), позволяют человеку устанавливать надежный и эффективный контроль над синтетической материей. А это значит, что человек, создающий с помощью нанотехнологий синтетическую материю, обретает возможность управлять структурами и процессами наномира и по своему усмотрению изменять их свойства.

Но каким образом человек (являясь макроскопическим существом, размеры которого в миллиарды раз превосходят размеры атомов) может взаимодействовать с обитателями наномира и диктовать им свою волю? Как и почему у человека появилась возможность программировать материю на атомарном уровне?

Самый общий ответ таков: все это стало возможным благодаря необычным достижениям нанофизики, нанохимии, нанобиологии, нанооптики, наноэлектроники, наноинформатики и других нанонаук, которые позволили нанотехнологам осуществлять обмен электромагнитными сигналами между человеком и наноструктурами (то есть обмен информацией, закодированной в виде электромагнитных сигналов). Поскольку такой обмен информацией осуществляется с помощью технологий, разрабатываемых на базе достижений наноинформатики, постольку она будет приобретать все более важную роль в последующем преобразовании окружающей нас реальности.

В наномире располагаются фундаментальные первоосновы живой материи. Научно-технологическое овладение тайнами наномира, использование его в качестве инструмента глобальных преобразований макро - и мегамира обещает субъекту глобальных действий гигантскую власть над:

• геномным пространством всех живых существ Земли;

• биосферой Планеты;

• планетарным социумом;

• эволюционирующей Вселенной.

Сказанного выше, по-видимому, достаточно, чтобы понять, откуда у человека (творца нанотехнологий) появляется возможность отдавать команды суррогатному «атому», атомарным структурам. Также ясно, почему человек, орудующий технологиями нового века, может изменять по своему усмотрению физические свойства и поведение атомарных структур. Распоряжаясь информацией, «зашитой» в наноструктурах, совершенствуя способы передачи информационных команд наносистемам, человек устанавливает все более могущественную власть над миром этих систем. Такая власть позволяет человеку с помощью нанотехнологий управлять, манипулировать, программировать конструируемые им искусственные атомы, из которых впоследствии он создает различные типы суррогатной материи с запрограммированными свойствами [5, 35].

Наноинженерийные, геномные, наномедицинские, информационномедийные технологии, а также технологии нейрочипов, виртуальной реальности и искусственного интеллекта пока не стали базовыми для планетарного социума, то есть такими, с помощью которых он самовоспроизводит свою тотальность в мире. Однако ведущие социальные эксперты утверждают, что таковыми они станут уже в ближайшие несколько десятилетий. Появятся нейроимплантанты, которые позволят людям непосредственно подключать к своему мозгу различные устройства (дополнительную память, обучающие программы, средства, позволяющие видеть другие области спектра). С их помощью люди смогут не только расширять свои знания и восприятие мира, но перевести свою личность в электронную форму. И как только технологии нейроимплантантов станут повседневной реальностью, «темпоритм эволюции планетарного социума приобретет такое ускорение, какого еще не знала вся предшествующая эволюция человека» [4, 21].

Быстрая гонка в сфере высоких технологий - убедительное свидетельство того, что планетарная цивилизация необратимо вступила в технологическую фазу своей эволюции, которая все более радикально изменяет образ жизни миллионов людей, природу, социум, человеческую субъективность во всей ее тотальности. Непрерывно модернизирующаяся практика использования таких технологий гигантски усилила природные способности субъекта исторических действий, породила целый ряд радикальных «технологических перерождений планетарной цивилизации».

В стратегической перспективе планетарное использование индустрии нанотехнологий неизбежно изменит метаболизм популяции Homo sapiens, то есть ее обмен энергией, веществом и информацией с окружающим миром. А это значит, что переход к нанотехнологиям неизбежно повлечет за собой глубокие трансформации исторической эволюции планетарной цивилизации. Предвидеть всю сеть долговременных глобальных экзистенциальных, социальных, экономических последствий, порождаемых практикой эксплуатации нанотехнологий, в настоящее время невозможно даже с помощью самых мощных ЭВМ.

В арсенал наноинструментов, с помощью которых человек уже сегодня вторгается в фундаментальные первоосновы природной и биосоциальной жизни, входят сканирующие туннельные микроскопы и атомно-силовые микроскопы. В скором времени появятся нанобиопроцессоры и молекулярные машины, которые смогут самостоятельно не только манипулировать отдельными атомами, но и путем перестановок атомов:

• самовоспроизводиться;

• создавать из подручного материала любые полезные человеку вещества, материалы, машины, одежду, пищу;

• путешествовать по человеческому телу и, проникая в клетки, удалять из них шлаки, восстанавливать поврежденные внутриклеточные объекты и ДНК, улучшать генные структуры и тем самым поддерживать сколь угодно длительное существование живого организма и даже совершенствовать человеческую телесность [7, 224].

Принципиально новый способ использования природы человеком - это практика нанотехнологофикации природы. Осуществляя эту практику, нанотехнолог и наноинженер не просто пользуется тем, что предоставила ему природа, а с помощью нанотехнологий конструирует мир неприродных молекулярных машин, фабрик, производственных мощностей. Иначе говоря, он создает как бы искусственную, синтетическую природу, подчиненную принципу полезности. В долговременной перспективе практика создания такой природы может привести мир к новой научно-технологической революции, которая полностью изменит планетарную экономику, геномное пространство, экосреду обитания человеческой популяции, планетарный социум и самого человека.

Потенциальные возможности нанотехнологии на будущее можно очертить следующими штрихами:

• В ближайшие 25 лет ожидается появление первых нанороботов, которые способны будут конструировать из готовых атомов любое молекулярное устройство, исполняющее функции химических материалов, растительных и животных организмов.

• Ожидается также, что нанотехнологофикация сельскохозяйственного производства приведет к появлению молекулярных биороботов, которые будут производить пищу не менее эффективно, чем это делают растения и животные. Современные нанотехнологи и наноинженеры уверяют, что теоретически возможно производить молоко прямо из травы, минуя такое промежуточное звено, как корова.

• В области медицины возможно создание молекулярных роботов-врачей, которые будут способны «жить» внутри человеческого организма. Такие нанороботы смогут устранять все возникающие повреждения или предотвращать их возникновение. Благодаря тому, что нанотехнологии способны сколь угодно долго регенерировать отмирающие клетки, наномедицина, базирующаяся на них, будет гарантировать человеку долголетие. По прогнозам журнала «Scientific American» уже в ближайшем будущем появятся медицинские устройства размером с почтовую марку. Достаточно такое наноустройство наложить на рану, чтобы оно самостоятельно провело анализ крови, определило, какие медикаменты необходимо использовать, и самостоятельно ввело их в кровь.

• В сфере экологии практика нанотехнологофикации обещает предотвратить надвигающийся экокризис. Новые виды промышленности, основанные на эксплуатации нанотехнологий, не будут производить отходов, отравляющих почву, атмосферу, мировой океан, а нанороботы смогут уничтожать последствия старых загрязнений.

• Молекулярные биокомпьютеры открывают блестящие перспективы в области нанокомпьютеристики и информационных технологий.

• В кибернетике произойдёт переход к объёмным микросхемам, а размеры активных элементов уменьшатся до размеров молекул. Появится долговременная быстродействующая память на белковых молекулах. Емкость такой памяти будет измеряться терабайтами. Станет возможным «переселение» человеческого интеллекта в компьютер [2, 44]. Происходит процесс становления синергийно связанного кластера информационных технологий, биотехнологий, нанотехнологий и когнитивных наук. Это так называемая NBIC конвергенция (по первым буквам областей: N-нано; B-био; I-инфо; C-когно), процесс, в котором нанотехнологии играют роль своеобразного катализатора.

Глобальные последствия нанотехнологической революции (первая фаза которой разворачивается на наших глазах) окажутся неизмеримо более захватывающими, чем последствия всех предшествующих научно-технологических революций. Предвидеть все разнообразие экзистенциальных, социальных, мировоззренческих последствий этой революции сегодня очень трудно. Ясно лишь то, что нанотехнологическая практика уже сегодня превращается в своеобразный экстрим научно-технологического творчества. Однако все это - прерогатива популяризаторов и идеологов нанотехнологической революции. В настоящее время появилось значительное количество литературы по данной проблематике. Классическими являются книга Эрика Дрекслера «Машины созидания» [1] и работа Ричарда Фейнмана «Там, внизу, полно места».

Философский дискурс, в центре которого рассматривается поле проблем, порождаемых практикой эксплуатации нанотехнологий, именуется «философией нанотехнологий» [4, 10]. Философия нанотехнологий - это область философской рефлексии, осуществляемой над теперешним переходом цивилизации к эксплуатации разнообразных нанотехнологий. В контексте этой рефлексии упомянутый переход осмысливается как эпохальное событие глобальной эволюции популяции Homo sapiens. Каждый переход к новой сумме технологий производства, потребляемых цивилизацией веществ, энергий, информации, - это кардинальное обновление самого способа воспроизводства популяции человека.

В контексте «философии нанотехнологий» человек рассматривается как субъект планетарных действий, осуществляемых с помощью все более мощной индустрии нанотехнологий. Нанокосмос для такого субъекта - это неисчерпаемый склад вещественных, энергетических, информационных ресурсов. Однако человек - не пассивный потребитель ресурсов наномира, он творчески конструирует такие самовоспроизводящиеся искусственные молекулярные машины, каких не существует в природе. Несмотря на искусственность, такие наномашины способны более эффективно исполнять все те полезные функции, которые выполняют природные ДНК, РНК, рибосомы, гены, геномы, вирусы, бактерии, растения, животные. Создавая все более мощный «парк» таких неприродных молекулярных машин, человек надеется с их помощью производить все ресурсы, «необходимые для самовоспроизводства планетарной цивилизации» [7, 228].

Самые сложные проблемы, с точки зрения философии нанотехнологий, которые в будущем встанут перед пользователями нанотехнологий, - это не технологические или научные проблемы. По-настоящему сложным окажется комплекс морально-этических и социально-политических проблем. Нынешнее состояние философии нанотехнологий не позволяет однозначно ответить на многие вопросы, порожденные современным этапом расширения границ мира человеческого существования. И как бы мы не относились сегодня к философии нанотехнологий, она, несомненно, изменит научное мировоззрение XXI века. Какой бы незрелой она ни была сегодня, без этой философии мы вряд ли осмыслим и оценим необозримую ткань последствий того грандиозного события, которое именуется сегодня переходом к нанотехнологическому производству.

Философия нанотехнологий порождает новую мировоззренческую парадигму, стимулирует развитие новой культуры размышлений о мире, положении человека в нем, грядущей судьбе его в физико-космической эволюции Вселенной. Инициаторы этой философии убеждены, что высокие технологии позволяют нашему современнику выйти за пределы того, что метафизика предшествующей эпохи догматически считала «человеческим». Средства, которые могут быть использованы для достижения этой цели, таковы: молекулярная нанотехнология, генная инженерия, технологии искусственного интеллекта, программы для управления информацией, лекарства для улучшения памяти, биокомпьютеры, когнитивные технологии [3, 131].

Итак, сегодня философия нанотехнологий становится неотъемлемой частью мировоззрения любого человека, стремящегося к фундаментальному пониманию эволюционирующей Вселенной, жизни, антропности, так как пытается прояснить самые актуальные вопросы современности. Философия нанотехнологий ни в коем случае не является апологией агрессивного антропогенного вмешательства в природу. Инициаторы этой философии не считают, что нанотехнологии решат абсолютно все социальные проблемы. Все, что они сделают, предоставит в распоряжение людей мощные инструменты, с помощью которых будут успешно решены многие из сегодняшних глобальных проблем.

Литература

1. Дрекслер Э. Машины созидания. Грядущая эра нанотехнологии / Э. Дрекслер. - М. : Букс, 1986. - 184 с.

2. Кайку М. Візії: як наука змініть ХХ! сторіччя / М. Кайку. - Львів: Літопис, 2004. - 544 с.

3. Корсак К. Формування філософії нанотехнології і освіта України / К. Корсак // Філософія освіти. - 2005. - № 1. - С. 126-134.

4. Лукьянец В. С. Наукоемкое будущее. Философия нанотехнологии /

В. С. Лукьянец // Практична філософія. - 2003. - № 3. - С. 10-27.

5. Лукьянец В. С. Наука нового века. Гуманитарные трансформации / В. С. Лукьянец // Наука и образование: современные трансформации. - К. : ПАРАПАН, 2008. - С. 8-36

6. Ратнер М. Нанотехнология: простое объяснение гениальной идеи / М. Ратнер. - М. : Вильямс, 2004. - 240 с.

7. Цикин В. А. Глобализация: ноосферный подход / В. А. Цикин. - Сумы : СумГПУ, 2007. - 284 с.