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什么都能“纳”的新时代

首页 > 美文 > 散文随笔/2019-01-23 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

放荡不羁的地球人似乎已不记得远古的石器摇篮，也早已把游牧和农耕社会的苦难丢于脑后，正拖着后工业和生意人的尾巴，趾高气扬地奔进了迷人的21世纪，吵着要告别老掉牙的数学、物理、化学和电子等上世纪的传统时代，被无数文人墨客、学界巨匠和精英们领进了数不清耀眼的新时代：网络时代，数字时代，量子时代，黑洞时代，新经济时代，超女时代，外星人时代，大爆炸时代，泡沫时代，还有就是什么都能“纳”的纳米时代！
老楼里积满灰尘的教科书和过去老师们在教学生，研究分子、原子和电子等微观世界及其规律用的长度单位是“埃”，是大写的A上面挂一个小圈。最简单氢原子的直径约1埃，构成自然界中大多数固态物质的最小原子间距约几个埃，人眼能感知光的波长约在4至7千埃范围。在漫长世纪的科学研究和应用中，并不觉得“埃”的尺寸妨碍了谁，有什么不便，还未来得及遇有一个“埃”时代或“埃”的新领域到来，可怜的“埃”媳妇就被凶巴巴的“纳”富婆逐出了人世间。
“纳米”的单位要比“埃”大10倍，许多不能被“埃”的物质和结构同样也是不能被“纳”的，如构成自然界丰富物质的最基本元素不能“纳”，原子的大小不能“纳”，相同或不同原子间的键长和强度“纳”不出来，缘于原子和电子态的天然属性，各种晶体材料的晶格常数更不能被随便“纳”和改变，而有可能被昂贵“纳米”技术有序改变的是更大尺度范围的结构，实际已包含了成千上万个互相作用的原子和电子。
因此，要理解宏观物质的特性，先要明白底层的最简单结构，如围绕原子核转的那最外几层的电子态，再搞清楚不同原子在几个“埃”原胞中的位置和彼此间距离，才有可能计算宏观特性，并与实验比较。即使如此，也不能包有满意的结果，因为每立方微米物质有百亿、千亿带电粒子在彼此起作用，人类的智慧还很有限，不作近似处理将一筹莫展。对于较简单的单、双元素物质，如锗、硅、砷化镓等半导体材料，还能找到理论与实验的吻合，如原胞中含有更多种元素，尤其如卷入复杂轨道电子的过渡和稀土等元素，就不易获有信服的结果，理论与实验之间常要“打架”，争执不休。
许多材料的电子和晶态结构已很清楚，尚且存在如此多让人焦头烂额的问题，而对于那些微观电子态等基本物理特性都未理清的“纳米”体，要预言其宏观特性和应用将很困难。这是横在“凝聚态”庙门人心头的一道槛，很难绕得过去，即不知道物质的底层特性和细节，将寸步难行。
“纳米”领域是另一番景象，这是各方“和尚”都能来念经的地方，有打洞的、纺线的、磨粉的、化缘的，还有做媒下蛋的，好不热闹，好看极了，可以完全不理会“埃”前辈那些恼人的机理，只须在“纳米”的锅里和碗里，掺进些作料，几轮翻炒，端上桌来，就有人要？
从前说的是丑媳妇熬成婆，现代版的“纳”富婆赶走了“埃”媳妇，背了偌大个“纳米”口袋，竟能从世界纳税人身上“纳”到这么多的钱和超级项目。好多年过去了，究竟“纳”出了哪几样值钱的宝贝呢？
面对纳税人的苦笑，“纳米”人在那个无所不包的大口袋里磨蹭蹭摸索了一阵，好不容易摸出一大把黑糊糊的东西，送上来一看，有纳米粉、纳米孔、纳米洞、纳米点、纳米针、纳米管、纳米线、纳米面、纳米纤维、纳米基因、纳米蛋，还有数不清“纳”什么的，说是现在没用以后会有用的，妩而羞答答又摸出了几粒“纳米奖”。
在充满泡沫的“大爆炸”时代，一点也没有责怪“纳”富婆有多难看的意思，不过是在唠叨，当各路“和尚”正兴致勃勃在富家烹调出五味杂色的“纳米”美餐时，要多想一层“埃”媳妇留下的遗产，埋于脚底下的毕竟是“埃”尺度的结构和相互作用决定了复杂物质世界的面孔和性质。