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微型机器

试图将机器越做越小是在科学领域中最令人兴奋的事情之一。计算机中所使用的芯片，就被看做是一种微小的机器。科学家们认为，在未来的10年中，其它类型的微型机器也将被普遍应用。

芯片

图166-1和图167是一颗芯片上的细小的电路被放大后的效果。芯片被用在每一台计算机中。它们控制着计算机运作的方式，并且储存信息。在图166-1中，环绕在芯片边缘的电线将一颗芯片和计算机中其它的芯片相连。

芯片被制造得非常小，但可以把大量的信息装入计算机中。芯片微小的体积还能使计算机的速度运行得更快，这是因为在芯片之间传输的电信号不需要走很长的路程。

计算机芯片是目前最为常见的一种微型机器。

事故探测器

图168-1是另外一种叫加速计的微型机械。这个机械只有3毫米宽。它控制着一个安装在汽车中的气囊。

振动的齿纹

许多事故都是由于汽车快速加速或减速造成的。当这种情况发生时，你能在图168—1上看到：互相锁在一起的齿纹会迅速地振动，并且产生一个小的电信号。这会导致气囊充气，以保护驾驶者。

微型引擎

图169是用电子显微镜观察到的，在图片中，你可以看到一个在硅片上刻出来的微小的电动发动机。

小齿轮(以黄色表示)每秒钟推动大齿轮转动一圈。

目前，像这样的微型机器仍在开发中。这种技术最让人憧憬的用途是：在人体内部安装一个微型泵，这个泵可以按一定的间隔将特定剂量的某种药物释放到人体的血管中，这样就能治疗许多疾病。

微型汽车

在图170—2中，这辆汽车模型是丰田在1997年为庆祝公司60周年纪念而制作的。它不到5毫米长。虽然，这个模型是为了别出心裁而制作出来的，但也预示了：人们有可能制造更准确、更精巧的微型机器。

纳米技术

科学家们现在可以把单个的原子或分子(由一组原子构成)移动。这意味着在未来，人们或许可以制造出微小的肉眼根本看不见的复杂机器。这就是纳米技术的科学领域。

微小的探针

原子可以被一种叫扫描隧道显微镜的电子显微镜的探针拾起。在图171中，你就可以看到一个这样的探针。

这种显微镜的探针只能在真空中(周围没有空气或任何其它气体)的情况下，移动原子。

移动原子

在图172—2中，显示了一串原子被一个扫描隧道显微镜的探针尖移动，排成一种新的形状：圆圈。最后一张图片中由原子排成的圆形，在自然的情况下，通常是不存在的。

微小的世界

原子是构成任何物质的基本建筑材料。它们非常小，1500万个原子才只有一个针尖那么大。

原子机器

科学家们希望通过学习操纵原子，从而能够制作出更多、更复杂的结构。

目前，像图172-1那样由原子排列成的轮子，还只能在计算机上生成。图中的每一个球代表一个原子。总有一天，像这样的轮子会被真正地制造出来，并且用来制造微型机器，例如引擎、泵和机器人手臂。

原子的艺术

本小节中的图片都是用电子显微镜拍摄的。它们显示出研究人员能够用原子做出不同的排列。

IBM的科学家们用氙原子排列出了他们公司的标识。

图173—2显示了汉语中的“原子”两字。这也是IBM的科学家们用铁原子在一块铜的背景上排列出来的。

原子算盘

图174—2是假彩色的电子显微镜照片，它显示了由单个分子组成算珠的一个算盘。

碳球

图174—2中的每一个算珠都是由60个碳原子构成的，这些碳原子被放在了一块铜表面的凹槽中。

这些算珠能够被扫描隧道显微镜的探针尖沿着凹槽移动。

晶体吉他

在图174-3中，这个吉他模型是用硅晶体制成的，同样的材料也被用来制造芯片。它的大小同一个人体细胞的大小差不多。它甚至有六根弦。每根弦的宽度是一根头发宽度的千分之一。

这有什么用

科学家们研究和建造分子和原子的原因，是为了研究怎样建造像分子和原子那样细小而又精密的机器。

纳米的未来

目前，纳米技术研究的方向集中于实际应用的项目。

科学家们正在研究制作比现在使用的计算机芯片更小的芯片。  

其它的一些研究领域包括建造重量轻的太空船(只需较少的燃料就能被发射)，微型的能置入耳中的助听装置以及用于军事上的一些装置(例如迷你侦察机)中的微型原件等。

更美好的前景

纳米技术最热心的支持者们为这门新科学的未来描绘了更加令人激动的远景，他们预测：更小、更复杂的纳米机器会被发明出来，例如，你能在图176中看到一些微型装置。

复制自然

一些科学家认为，如果他们能够学会理解大自然在最微观的世界里是怎样运行的，那么，他们就能复制自然。复制自然就需要科学家们发明纳米机器，这些机器可以摄入像空气、水、土壤这样的基本养分，并且像植物一样，用这些养分来繁殖后代。

不太聪明

大多数科学家对此持怀疑的态度，他们认为不可能制造出这样的微型机器。他们将关于纳米技术极端的预测比作是20世纪60年代一些科学家的异想天开。这些60年代的科学家们想象：人类不久就可以移民到遥远的星球，或是发明出来像人一样思考的计算机。

失去控制

怀疑者们甚至认为，人类对这种能自我繁殖的机器会失去控制，这将会导致非常令人恐怖的情形：纳米机器像癌症一样繁殖，备噬着阻挡它们前进的任何事物。

早期的显微镜

科学家们早在17世纪就开始制造显微镜了。由于几种不同类型的显微镜在几乎相同的时期开始使用，所以没有哪个人可以自称最先发明了显微镜。这些早期的显微镜虽然简陋，但是，它们已经能够使人们取得一些重要的发现。

虎克的书

图178-2中的这幅图片出自一位名叫罗伯特·虎克的英国科学家之手，画的是一片荨麻叶表面上的芒刺。这幅插图出现在1665年出版的名为《显微图像》(《micrographia》)的书中。书中还有其它一些标本的图片，都是虎克用他自己的显微镜观察之后画下来的。这些标本包括体虱、植物细胞、真菌和雪花。

虎克的显微镜使他发现荨麻是怎样蛰人的。他能够观察到：荨麻的毒液通过中空的针剌流入他的手指上。

图178-1是虎克所画的一幅素描，这幅素描显示了软木塞的结构。他的显微镜。使他能够发现细胞——构成植物和动物的基本单位。

虎克的显微镜

虎克一边通过显微镜(见图179)观察标本，一边在纸上画出这些素描的标本。虎克的显微镜利用三个光学透镜放大物体。样品利用油灯火焰照明。光线经一个装满水的球汇聚成一个光斑。

水滴显微镜

你可以自己制作一个显微镜，它能使你看到类似于使用早期显微镜观察的图像。早期的显微镜使用玻璃透镜，而你可以利用一滴水作为透镜。你需要一枚大头针，一支铅笔，一小片纸板，一些干净的塑料薄膜以及一些雕塑用的粘土。图180会告诉你具体的方法。

模糊的照片

早期的显微镜所使用的玻璃透镜的质量比我们今天所使用的要差很多。那时候，人们观察所得到的图像经常是失真或变形的，在图像边缘还会有一圈模糊的色彩。  

令人惊讶的准确性

尽管早期的显微镜有一些缺陷，但虎克的素描却表明：许多早期的显微镜观察都出人意料地精确。当然也有例外，你若将图181-1中的精子细胞的素描与图71-1的电子显微镜照片对照一下，你就明白了。

图181-1是一个叫做尼古拉斯·哈特苏克的专门制作显微镜的荷兰人画的。他声称精子细胞里面含有一个婴儿。

简陋的设备

这台显微镜是一个叫安东尼·凡·列文虎克的荷兰人在1686年制造的。

用这台简陋的仪器，列文虎克发现了很多人们以前从来没有见过的东西，比如血红细胞以及细菌，那是他从自己的牙齿上刮下来的白色粘稠的牙垢中所观察到的。P166-180

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