“有张床,这我就放心了。”夏洛特站在门口没有进去,四处张望着。她没有摇头,但心里肯定已经那么做了。
“你真是个怪人,加藤弘司。”
“我只关注重要的事。”
“也就是你的工作咯。这很奇怪,真的,因为你的目标是让人们有朝一日无须再工作。那时候你要怎么办?”
这也是弘司偶尔会问自己的问题。他觉得自己已经尽了最大的努力,几乎达到了极限,总有一天他将为此付出代价。也许摩西那样的事情同样会发生在他身上,据说摩西带领着他的子民来到了应许之地,但他本人只是远远地望着,从未真正地踏上过那片土地。
这个念头很多余。“我不太可能会担心那种事。”他回答道,“来,我带你看看我的工作室。你肯定会喜欢的,因为那里塞满了东西,有两把椅子呢。”
“哇,两把椅子,可真是大手笔。”
“等会我们去餐厅吃午饭的时候,可别吓到你。”弘司说着,关上了卧室的门,“餐桌周围甚至有六把椅子。”
“很好,还好你提前提醒我了。”
她到底是来干吗的?肯定不是单纯过来取笑他的吧?于是他问了她。
“你可以理解为,我就是想来看看你。”但他知道,这并不是真正的原因。正如她自己也知道,这话没有什么说服力,于是又补充道,“我已经同意去参加一项三个月的探险,而且……嗯,我想着走之前可以过来再和你见一面。”她似乎不想深入谈论,这次探险听起来不简单,跟参观保存着早期人类化石的博物馆或研究所不一样。
弘司不知道该怎么接话,这时候他们正好来到了工作室门前,于是他转动把手打开了门,“好了,这就是我的工作室了。”
她站在门口,深深地叹了口气,“啊哈,这儿看着挺……舒服的。”她忍不住笑了出来,双手捂着脸,好像在揉眼睛,“老实说,看起来像是一家高端电脑商店。”
弘司走到桌旁。“这些可不是你能在商店里随处买到的普通电脑,”他说道,“是具有并行处理器的高性能UNIX工作站,也就是所谓的超级计算机。除了NASA、IBM或者用来模拟原子弹爆炸的实验室,再找不到计算能力比它们更高的电脑了。”这么说有点夸张,但他却很自豪,因为自己以相对简单的设备取得了如此成就。而且比起那些装修乏味、放着空调的大厅中那些无聊的计算机集群,这里的环境要好得多。
夏洛特跟着他,好像她必须得说服自己迈过门槛一样。距离传感器被他们的靠近触发,显示屏一个接一个地亮了起来,显示着当前正在运行的模拟进程。
她站在这些显示器之间,双臂交叉,看着屏幕上那些画面,看起来仿佛是在参观一个美术馆。
“那些画面是什么?”她终于问道,“看起来像是分子之类的东西,一些巨大的分子。”
“没错。”弘司回答道。
她愤愤地转过头看向他,“我还以为你发明的东西是机器人呢。”
“你看到的的确是机器人。”
“但你刚才亲口说的,这些是分子。”
他拉了一把椅子放到她旁边,说道:“你先坐下,这需要花点儿时间。”
她听话地坐下,双臂仍然交叉着,视线在弘司和显示屏之间来回扫。
他坐到她的对面,不确定自己能否用一种除了他自己以外,其他人也理解的方式来解释这一切。他没想到夏洛特真的会来看他,而她就在这里,和以前一样美丽。他感到高兴,同时却又有些烦躁,心情很复杂。
“当时在帕柳克岛上,机器人出现了问题,”他开口说道,“这是因为复制不够精确。第一代元件是初始元件的复制品,存在一些误差,做不到绝对精确。第二代就更不精确了。这些误差会一直累积。难免在某个时刻出现一个无法匹配的元件——抓槽太窄或太宽,抓漏了,或者拿错了什么东西——总之会出错,以至于‘综合体’内部无法再协同工作。”
夏洛特点了点头,“我记得。从当时的视频中就能看出来。”
“是的。”没错,他忘了她当时也在场,“一切都归咎于制造过程。你也看到那些元件是如何工作的。它们能制作模具、铸造部件,然后再加工,和人类铸件的过程一样。但它们能达到的准确度却是有限的,这是技术上的限制。如果我想让它更精确,就必须把元件造得更大、更复杂。这就意味着必须生产更多的零件来进行复制,还要具有更高的精度,这又会让构造变得更复杂……好吧,就是这样。这相当于一场赛跑,一个延伸到无限的几何级数。”
夏洛特似乎对此表示怀疑,也许她现在后悔来了这里。“听起来似乎是不可能完成的任务。”
“是的,我担心了一段时间。但后来想出了另一种方法。不仅可以从一开始就避免这种错误,还开辟了另一种可能性。”
“什么办法?”
“放弃一个零件一个零件地制造新元件,而是一个原子一个原子地制造。”
她瞪大了眼睛,“纳米技术?”
“是的,那是通用说法。这个领域很广,包含各种各样的技术和手段,主要共同点是,它们都是在纳米层面进行的,与我们日常生活中所习惯的自然规律完全不同。”
夏洛特若有所思地皱起眉头。显然她是知道这个概念的,好吧,谁不知道呢?纳米技术这几年来一直受到追捧,他本人也靠着一些衍生发明在这上面赚了大钱。如今,几乎所有汽车制造商都在供应纳米涂料,据说这种涂料不怕被刮擦,而且能始终保持干净,无须再去洗车。带有纳米涂层的马桶也曾风靡一时,商家宣称它们不用清洗,因为没有任何东西能黏附在经过纳米技术处理的马桶内部,无论是灰尘还是细菌。然而,在分析了这种涂层之后,弘司发现这种说法并不可靠,因为随着时间的流逝,受完全正常的环境影响,例如氧化反应或者紫外线照射之后,涂层会不可避免地逐渐分解,然后,污垢会更加牢固地黏附在上面。自从这件事被曝光之后,纳米涂层马桶的销量一落千丈。
“是不是有点小题大做?”夏洛特问道,“我是说,一个原子一个原子地制造?那得花多少时间啊?真的可行吗?”
“当然可行,否则我们也不会坐在这里。大自然已经这样做了数十亿年,在细胞中就有许多通过操纵单个原子来进行的生产过程。基因是一种高效的数据载体,以单个分子的形式存储信息。蛋白质合成也是一个纳米过程。诸如此类,不胜枚举。所以毫无疑问这是可行的。”
“好吧,但这是细胞呀,又绕回了生物的领域,你之前的方向并不是这个。”
“现在依然不是。”
夏洛特仍然皱着眉头,她看了一眼周围,视线落在桌上的电脑上。“据我所知,日常用到的东西是由相当多的原子组成的。这就是为什么你的家具这么少吗?因为你得一个原子一个原子地组装,花十万年造一张沙发?”她笑了起来,“对不起,很抱歉又扯到这个话题上来,但你真的应该弄一张沙发。”
弘司也笑了,“当然不是因为这个。而且,如果方法正确,也不需要那么久。”
“生一个孩子出来需要九个月,而且出生的时候还相当小。”
“是的,但是生物体内制造物质的过程永远不会以最大的速度进行,至少到目前为止还不会。这类似于大脑中的信息处理:脉冲最多只能达到每秒一百米,而计算机可以更快地计算,是因为它们的脉冲可以达到光速。”
“这么说的话,大自然总是不紧不慢的。”
“它不需要着急,它有的是时间。”
“好吧,”夏洛特看着他,“假设一切都能以最快的速度生产、使用正确的方法完成,那么做一张沙发需要多久?”
弘司考虑了一下,粗略计算了所需要的原子数量和必要的复制步骤,“大概,一秒钟。”
“一秒钟?”
“在最理想的情况下。”弘司补充道,“关键不在于需要多少原子,而在于可用的工作空间。假设制作边长一厘米的钢制立方体需要半秒钟,那么用一层一厘米厚的钢层把整个大厅的地板完全覆盖上也不会花太多时间,因为这些元件可以在任何地方同时工作。”
“哇!”夏洛特感叹道,“这可真快!”
弘司突然想到了什么。“等我一下!”他说完,急忙朝厨房跑去。厨房里,斯蒂尔夫人正忙着准备午餐,飞快地用刀把西葫芦、洋葱和西红柿切成小块。
“你是打算让那位小姐饿着肚子吗?”她有些责备地问弘司,“我自己做主了,你知道的,我从来不进你的工作室。”
“所以我就过来了,我们都有些什么食材?”
弘司很久没考虑过吃什么了。起初,他偶尔会提出要求,想吃汉堡之类的,但斯蒂尔夫人每次都会跟他唠叨这样的饮食有多不健康之类的话,说什么像他这样的人,整天埋头工作,几乎不运动,要维持健康就要吃很多新鲜的有机蔬菜,少碰糖和白面粉。最后,弘司只好让她来安排饮食,只要是放在他面前的东西,他都会顺从地吃掉。到目前为止,他还没发现这样有什么不好。
斯蒂尔夫人打开冰箱,“我可以给你们榨些新鲜果汁或泡点茶,看你们想要什么。”
“要不先来点水吧。”他记得夏洛特不喜欢喝果汁,也不太喜欢茶。向推崇健康饮食的斯蒂尔夫人要可乐就更不现实了。
矮胖的女管家噘着嘴,从冰箱隔层里拿出一个绿色的小瓶子递给他,“这个行吗?来自奢华谷的天然矿泉水。”
这太荒谬了,弘司暗自想着,他自己的地皮上就有一处矿泉,却还得开车去几百英里外买瓶装水。
“好的。”他说道。
“等等。”斯蒂尔夫人拿出一个托盘,在上面放了两瓶水、两个杯子,还有一盘水果拼盘,里面有葡萄、苹果和一些其他水果,“你是想现在拿走还是等我送过去?”
“我现在拿走,你专心准备午餐就好。”弘司端起托盘,发现水果拼盘相当重,“这里面都有什么?”
“都是有益健康的东西。”她耸了耸肩,“没有名字,我是用冰箱里有的水果做的,肯定够你们吃。”
“库存不够了吗?”
“我得确保一切食材都是新鲜的,尽可能不囤货,免得变质。”她说着,似乎在暗示他,快离开我的厨房。
夏洛特津津有味地吃着葡萄,“说实话,我到现在还不清楚你到底在做什么。”她把葡萄籽吐到手中,指着周围的一圈计算机,“用这里这些东西。”
“我正在模拟纳米机器。”弘司说。
“为什么只是模拟,而不直接造出来呢?”她又往嘴里放了一颗葡萄。
弘司的眼睛有些发痒,于是他揉了揉。“这是一个先有鸡还是先有蛋的问题。”他说道,思考着到底该如何解释。
“先有鸡还是先有蛋?”夏洛特重复了一遍,“我不太明白。”
“我从模拟开始,是因为这样可以没有风险、没有麻烦、没有浪费地做任何事情。当然,需要先自行写出程序,不过不是难事。”
“好吧,那模拟的目的是什么?你说可以做任何事,除了这些漂亮的图画,你还打算做什么?”
“蓝图。”弘司纠正道,“你可以把它理解为微型机器的设计稿。”他转向其中一台显示器,在那里,一个由大约两千万个原子组成的部件正在成型,每个原子都用小小的球体来表示,球体的不同颜色标明了化学元素,“要记住的是,原子其实不是你看到的这种小球,而是极其复杂、近乎无形的东西。矛盾的地方在于,尽管原子被视为构成物质最小的单位,但它本身的构成很大程度上却是虚空和电场。而每一种原子都不同, 每一种化学元素都具有其他元素所没有的特性。它们具有不同的键合力,与其他原子形成不同的立体角,彼此之间占据不同的距离,诸如此类。你不能像把红色的乐高块换成蓝色一样直接换掉它们。铜原子和铁原子的特性不同,磷原子和氧原子的特性也不同……使用原子来构建结构的时候,每个原子都有自己的几何形状。”他笑着说,“这是个有趣的问题,为什么会有那么多不同的化学元素?我有时会想,也许就是需要这么多不同的乐高块来构建一个宇宙。”
“所以你把这些都写进了程序?你的程序能准确知道这些原子的特性吗?”
“差不多是这样。多年来,我已经尝试了很多种方案。”他双手端在胸前,手指向内弯曲,做出一个空心球的手势,“你得把我的系统看成一个套一个的俄罗斯套娃。最中心的是代表原子的程序,把它们放在特定位置上,就能计算出这些原子要如何组合在一起。另有一个程序围绕它旁边,用于改变这些特定位置,有时也会替换元素,用铁代替碳,或者用钠代替锂,等等。”他稍微分开了一点双手,“再往上一层的程序可以尝试各种策略——比如哪些更改最有效,是需要做微调,还是应该定期替换掉一半的原子,又或者将它们全部移到另一个位置等。最后,最高层次是控制程序,用来评估所构成的分子的作用,比如是否适合用作组件。它会将情况是否有所改善的信息传递给下面一层,如果有改善,那么整个系统就会在此基础上继续进行;如果变糟了,那就回到先前的版本。这是一种合成角度上的进化。”他放下双手,“基本原则仍然与帕柳克岛的时候相同。基本上,我还是在制造和当时相同的机器:定位元件、运输元件、探路者、切割机,等,只不过比当初要小一百万倍。”
“但你现在还不知道具体要怎么建造它们。”
“不,”弘司说道,现在他们聊到了问题的核心,“我知道的。”
“那你为什么不造出来呢?”
“因为我首先需要有一台这样的机器,才能来制造出其他的机器。”
她睁大眼睛,大声笑了起来,“这可真是太棘手了!”
弘司从椅子上转过身,手放在一台电脑的键盘上。这台是他最主要的工作电脑,弘司用它来编写其他机器所需的软件。“注意听,我现在要开始解释了。在直接操纵原子的层面上——顺便说一下,人们管这叫纳米组装——有三个主要问题。你已经发现了第一个:数量的问题。如果只能挨个移动原子,那基本上没什么用处。很早之前人们就可以通过扫描隧道显微镜、原子力显微镜做到这一点。要构建出起码肉眼可见的东西,需要移动数万亿个原子。这里的决定性因素在于,是否可以一次性地将百千个或数十亿个原子移动到指定位置上,因为这决定了是需要一秒钟、一年还是十万年来完成构建这个东西。”
“比如说沙发。”夏洛特调笑道。
“是的。”
“还有什么其他问题?”
“另外两个问题,”弘司说,“我们起名叫‘胖手指问题’和‘粘手指问题’。”
“无论如何,名字起得倒是挺有意思。”夏洛特一边说着,一边打算吃完碗里的葡萄,“不过有点不知所云。”
“‘胖手指’是这样的:要以某种方式将原子带到所需位置,就需要一种夹臂,当然也是由原子构成。接着必须在旁边再放置第二个原子,以便两个原子可以成键。但这就需要另一只夹臂——”
“而这些夹臂迟早会相互干扰妨碍。”夏洛特接道。
“是的。我发现,其实可以通过巧妙的设计避免这种情况。但即便如此,还有一个问题在于,被携带的原子要如何脱离夹臂的尖端。原子是通过结合力来固定位置,其中有一大堆的原子键:共价键、离子键、金属键、范德华力、偶极相互作用、氢键,等。因此,仅仅将原子移动到指定位置还不够,还要设法再次将夹臂与原子分离。这就是‘粘手指问题’。”
“这个问题你已经解决了,是吗?”她猜道。
“某种程度上算是吧。”
“听起来可不太有说服力。”
他转向电脑,“我来告诉你是哪里出了问题。”他在屏幕上调出了一张图像,这是他花了最多时间研究的图像,几乎已经熟稔于心。他一度目不转睛地盯着它,直到感觉自己快要脑溢血,“这个,我称它为‘不可能的分子’。”
他看着这幅由两万多个原子组成的、对纳米技术领域来说却只是沧海一粟的图像。这个结构整体看起来似乎像一把柳叶刀,其中一端越来越窄——并非是人们想象的那样,到末端窄到只剩下单独一个原子的点,而是最后变成了由不同原子交织而成的复杂几何形状。一根管子纵向贯穿了整个结构,原子可以通过它直接到达末端。由于电力的作用,它的腰部被压缩成了沙漏状。
很漂亮,除此之外再找不出其他的形容词。即便对弘司来说是噩梦,是巨大的谜团,是他百思不得其解的一块心病,这个结构看起来还是很漂亮。
“这是迄今为止我发现的唯一能同时解决三个问题的结构。”他解释说,“唯一可以起作用的‘手指’。这个分子可以安置原子,不会妨碍其他夹臂。它可以抓取和松开原子,它的传输速度也非常惊人。只不过,目前无法通过任何已知方法来造出这个结构,因为这里面有很多原子的位置是它们本身绝对不会占据,还构成了它们实际上无法形成的角度。”他让图像转了个角度,指着屏幕继续说道,“比如这里的这组铝原子就完全不可能这样排列。还有后面那一片由碳、氢和硅组成的网状结构,也是不可能的。但如果放弃这些,‘手指’就不能用了。”
“所以你得想一个完全不同的方案,否则这条路可能根本行不通。”
“比这还要复杂。”弘司坦言道,“可笑的是,只要我们手里有了这种分子,就可以把它制造出来!如果原子能被放置到这些实际上根本不可能的位置上,它们就会留在那里。你看,”他一边说着,一边播放了一个他制作的动画:屏幕上出现了一个建筑单位。运输单位为其带来了原子,当然是依靠“手指”来抓住并传递的。建筑单位伸出夹臂——尖端也是一根“手指”——取出原子,把它们放置在待组装的指定位置,动作流畅而优美,像蜈蚣的步足。
“就像岛上的那个‘综合体’!”过了一会儿,那些“手指”开始自我复制,夏洛特惊叹道,“另外,我还留着当时你的机器织给我的那条围巾呢。”
听到这话,弘司不由得笑了,她竟然没忘记那条围巾。
动画接近尾声时,组装好的“手指”已然清晰可见。这时,夏洛特坐了下来,“好吧,你的确遇到了问题。”
话音未落,房子深处传来铃声。弘司耸了耸肩,“谁能没有问题呢?起码我能靠它来消磨时间。刚才那个声音,意思是可以开饭了。”
餐桌上,夏洛特和他讲起她即将参加的那场探险,“由波士顿大学的气象学家阿德里安·卡扎尔带队,他想研究一个受气候变化影响尤为明显的俄罗斯极地岛,人们认为这个岛起码在过去十万年都一直被冰覆盖着。但是卫星图像显示,这几年那里发生了两次冰层滑落,一次大约是在七年前,另一次就在前不久的十月份。嗯,总之,他请我跟他一起去考察。”
“作为一个古人类学家,你觉得在那能发现什么呢?”弘司好奇地问道。
夏洛特举起叉子,“好问题。我曾经偶然看过一篇关于西伯利亚的游记,那上面提到,西伯利亚的极地岛上发现了至少一万年前的人工制品。不过只是简单地提了一句,可能作者没觉得这有什么了不起的。”
“但你恰恰觉得这很重要。”
“这给我提了个醒。一万年前?那时候这星球上还没多少人呢。那时候的首要问题是存活下去,而不是人口过剩,也没人患有肥胖症。既然如此,为什么会有人在如此荒凉的地区生活?如果能选择的话,一般人肯定会居住在最适宜生存的地方,不是吗?”她把叉子插回用新鲜香料烤制的蔬菜中,“起码据我所知是这样。从那之后,我一直在研究这个问题。”她指着盘子,补了一句,“另外,这个真的很好吃。”
“我会转告斯蒂尔夫人的。”弘司继而又想到了一点,“可你并不确定在这个岛上能不能有所发现,是吧?”
“嗯,我不知道。”夏洛特叹了口气,“现在想来,我跟去可能不太靠谱,可能我在探险队的主要作用就是翻译,因为没有其他人会说俄语。可能因为我父亲是法国驻俄罗斯大使,他们需要我来申请一些许可文件,才能进入那边的军事禁区。也可能——”她还想说些别的,但话到嘴边又吞了回去。
弘司看着她,“也可能什么?”
“啊,没什么。”她挤出了一个微笑,“我还是挺乐观的。在一个即使盛夏也永远不会超过十度的小岛上待三个月!不管怎么说都将是一次难忘的经历。”