李水旺新一期视频：
    纳米技术正从科幻的领域走向现实，在这个过程中，这些微乎其微的技术正带来巨大的
    机遇。纳米技术和纳米机器人正迅速成为我们这个时代最具革命性的技术之一，有望改变从医疗到製造业的各个行业。试想一下，比人类头髮丝小一千倍的微型机器人，它们能完成复杂的任务，比如修復受损组织、靶向攻击癌细胞，甚至在原子层面构建材料。这些微型机器可能会彻底改变我们诊断和治疗疾病、设计新型材料的方式，还能应对污染、资源短缺等全球性挑战。凭藉著无可比擬的精准度和多功能性，纳米技术有望重塑未来，催生那些曾经只存在於科幻世界中的创新成果。
    从科幻诞生之初，人造生命和机器人就是核心主题，然而这些虚构的造物往往形似人类，比如阿斯莫夫笔下的机器人或是弗兰肯斯坦的怪物，並非微型机器。它们最初被塑造成庞大的高级生命体，这与地球生命的起源方式截然相反 —— 地球生命始於只能进行自我复製的微小微生物。
    如今，这些微型机器在某些方面被认为比体型更大的机器人更为复杂，而这一认知也已被证实是正確的。凭藉著我们的躯体和各类工具，在宏观层面製造物体对我们而言更为容易，微观层面尚且不易，更不用说原子层面了。人们理所当然地认为，在纳米尺度进行製造比打造大型机器和机器人更具挑战性。
    早期的科幻作品中鲜有纳米技术的身影，儘管微型化的设定偶尔出现，比如显微镜下存在完整的文明，但这些通常只是宏观事物的缩小版，就像《戈尔旅行记》中的安扎?卢克斯。如今我们所理解的真正意义上的纳米技术，在 20 世纪 50 至 60 年代开始初具雏形。理察?费曼 1959 年的演讲《底部还有大量空间》，为在原子和分子尺度製造机器奠定了理论基础。这篇並非科幻作品的演讲，启发了科幻作家去探索纳米尺度技术的种种可能性。
    “纳米技术” 这一术语直到 1986 年才出现，彼时埃里克?德雷克斯勒的著作《创造的引擎：即將到来的纳米技术时代》正式出版。这部开创性的作品让纳米技术的概念深入人心，也对科学家和公眾產生了深远影响。在书中，德雷克斯勒构想了一种分子製造技术，认为它能彻底改变工业、医疗和日常生活，这一想法也引发了人们对纳米技术潜力的热议与探討。他还提出了如今广为人知的 “灰色粘质” 场景，这是一个警示性的设想：自我复製的纳米机器人可能会分解世间万物，最终让整个世界被一片由复製机器构成的银色海洋所覆盖。
    儘管人们常常质疑这类微型机器人是否真的能成为现实，但纳米技术的范畴远不止纳米机器人。对於这项未来技术，我可以直截了当地、毫不犹豫地给出肯定答案。原因在於，我们身边本就存在微型机器 —— 细胞和病毒，而且地球上的大部分生命都存在於微观层面。从某种意义上来说，有人或许会认为，地球生命的诞生本身就是一场 “绿色粘质” 事件。在某个时刻，简单的自我复製有机体出现，在地球上不断扩散、进化，最终遍布地球的每一个角落，从山顶到海沟，甚至在深埋於冰层数英里之下的湖泊中繁衍生息。
    生命的大肆繁衍让地球的大片土地披上绿装，彻底改变了地球大气，使其富含氧气，甚至还影响了地球的地质结构。无论生命的诞生是源於隨机的偶然和达尔文式的进化压力，还是某种智慧设计，生命的存在、人类的存在都表明，我们能够运用自身的智慧，设计出为特定任务量身打造的同类微型机器。至少，我们可以改造现有的微生物或病毒，使其为我们所用 —— 这一点我们已经实践了数百年，烘焙和酿酒中对酵母的利用就是最好的证明。事实上，人类早已与这些被改造或被加以利用的微生物形成共生关係，比如肠道內的细菌、细胞中的线粒体。这也引发了一个问题：考虑到我们体內许多细胞並不携带人类的 dna，人类的定义是否真的由 dna 决定？
    儘管如此，我们在研发纳米机器人的道路上已经取得了长足的进步，纳米技术也早已成为现代工程学的重要组成部分。从半导体到石墨烯，我们当下的技术广泛运用了纳米尺度的工程设计。值得一提的是，人们常常將纳米尺度、微观尺度和原子尺度混为一谈，因此有必要探討一下这些尺度的具体含义，它们代表著不同的尺寸级別和复杂程度，也决定了我们研发和运用这些微型机器的方式。
    对於感兴趣的人来说，“微”（micro）一词源自古希腊语 “micros”，意为 “小的、微小的”。1873 年，它被用作公制前缀，代表百万分之一。一微米（也常简称为 micron）就是百万分之一米，略大於可见光光谱中光子的波长或尺寸，这也是普通显微镜的观测极限。无论显微镜的工艺多么精湛，都无法分辨出比观测所用光的波长小得多的物体。“显微镜”（microscope）一词早在 17 世纪初就已出现，而显微镜这一设备的发明时间还要更早一些，因此这个前缀用来描述该尺度十分贴切。“毫”（milli）在毫米（millimeter）中，实际源自古拉丁语，意为 “千”，因此將其用作代表千分之一的前缀也合乎情理。“千”（kilo）作为代表一千的前缀，如千克（kilogram，一千克），源自古希腊语中表示 “千” 的词汇。
    而 “纳”（nano）源自古希腊语，意为 “侏儒、极其微小”，1960 年它被用作代表十亿分之一的公制前缀，这也是为何在此之前，文献中从未出现过 “纳米技术” 的提法。在原子尺度的测量中，我们过去常使用埃格斯特朗单位（埃），它比纳米小一个数量级，为 10 的负 10 次方米。如今，这个单位在很多领域已不再被推崇，取而代之的是標准公制前缀，但埃单位的使用依然十分广泛。在科学研究中，埃单位尤为实用，因为它与原子尺度的测量相契合，比如分子键长和原子半径都小於纳米尺度，通常用埃来表示。
    皮米（picometer）代表万亿分之一米，在该尺度的测量中也十分常用，100 皮米等於 1 埃，1000 皮米等於 1 纳米。“皮”（pico）在西班牙语中意为 “少量、一点点”，1960 年，它与 “纳”（nano）、“飞”（femto）一同被採纳为公制前缀。“飞” 源自古丹麦语中表示 15 的词汇，代表千万亿分之一，即 10 的负 15 次方。在 “飞” 之后是 “阿”（atto），源自古丹麦语中表示 18 的词汇，而后是 20 世纪 90 年代初被採纳的 “仄”（zepto）和 “么”（yocto）。这两个前缀分別代表 10 的负 21 次方（一秭分之一）和 10 的负 24 次方（一么分之一），词源分別为拉丁语和希腊语中表示 “七” 和 “八” 的词汇。
    飞米尺度在核物理中用於测量原子核，阿米尺度则用於测量亚原子粒子，而仄米和么米则极少用於距离测量。不过，我们有时会用仄秒来测量量子时间尺度，用么克来测量亚原子粒子的质量。在科幻作品中，偶尔会出现 “飞技术”（fotech）和 “皮技术”（picotech）这类说法，儘管如今人们並未对其展开深入研究。皮技术一般指由少数原子构成的技术，比如最简单的分子；与之相反，纳米技术涉及的机器则由数千、数百万甚至数十亿个原子构成。
    生物细胞和大多数细胞器都处於微观尺度，而纳米尺度指的是比这些结构更小、但仍由大量原子组成的尺度。例如，一条 dna 链包含约 1800 亿个原子，许多病毒的原子数量达到十亿级別，即便是脊髓灰质炎病毒这类极小的病毒，也含有数百万个原子。飞技术则是利用质子、中子和其他亚原子粒子製造器件，实现亚原子尺度的技术研发。我们会在文末进一步探討这些概念，而就本次的探討而言，纳米技术指的是所有与病毒尺度相当或更小、且仍由普通原子构成的机器。
    我们无法指望完整的装置能在皮米尺度运作，不过皮技术的產物可能会成为纳米机器人的微小部件，比如由石墨烯片製成的齿轮，直径可能仅有十几个原子。我认为皮米机器人並不可能存在，而飞技术的研究则会涉及时空扭曲、弦理论应用或是其他奇异的物质形態。这一区分十分重要，因为在 20 世纪后期，儘管我们已经知道原子是构成物质的最小基本单元，且量子力学在原子尺度带来了诸多重大挑战，但我们仍一度认为技术的微型化可以无限进行下去。
    如今，我们实际上已经在原子尺度开展研究，儘管方式还相对粗糙和简单，而且我们认为技术的微型化已经几乎触底。下周，我们將探討亚亚原子尺度以及弦理论等概念，届时会发现，即便是在那个尺度，技术的微型化空间也十分有限。要了解技术的发展极限，我们需要探索物质和能量的物理约束条件，但在深入探討这些之前，我们不妨先思考一下，纳米技术为何会如此备受青睞。
    我已经记不清第一次听到 “纳米技术” 这个词是在什么时候，或许是在《星际迷航：下一代》的某一集里。但让我第一次见识到它的全部潜力，並开始深入思考这一技术的，是我十几岁中期时看的那部当时最爱的漫画《毁灭博士 2099》。90 年代看了《x 战警》动画系列后，我开始迷上漫画，后来又接触到漫威受赛博朋克风格启发创作的 2099 系列漫画，最先看的就是《x 战警 2099》。这也是我踏入更广阔的赛博朋克领域的契机，而在一次漫威的跨界联动剧情中，我又了解到了漫威 2099 系列的其他几部作品。
    也正因如此，我一开始並不知道毁灭博士是个反派，反而一下子就喜欢上了这个角色。不得不承认，我对很多科幻故事里的反派都颇有好感。在《毁灭博士 2099》中，毁灭博士在 2099 年醒来，患上了失忆症。在漫画后续的剧情中，他对纳米技术的应用程度之低感到十分诧异，毕竟这项技术的多功能性堪称惊人。他描绘了纳米技术的种种应用：將垃圾转化为钻石，清理石油泄漏並以此生產食物。他对纳米技术的畅想以及对这项技术的精妙运用，真正勾起了我的好奇心。
    事实上，纳米技术在科幻作品中往往並未得到充分运用，这是因为和瞬间移动、时间旅行、星际复製机以及全息甲板一样，纳米技术很容易被赋予过於夸张的能力，这就会引发一系列问题：比如他们为何不直接复製出整支舰队，或是將病毒从病人身体里瞬间传送出去？在科幻作品中，纳米技术要么被作者严格限制使用，要么被当作无所不能的魔法棒。后一种设定其实也有一定的合理性，因为从理论上来说，纳米技术能够完成一系列令人惊嘆的任务，但它也存在非常现实的局限性。
    例如，我们无法將一堆隨意的垃圾变成钻石，因为钻石由碳原子构成，而大多数垃圾中，碳的占比微乎其微。如今，我们正在探索纳米技术，这项技术即將重塑从医疗到製造业的所有领域。但如果生命的存续和文明的崛起，並不取决於他们创造了什么，而是取决於他们所呼吸的空气呢？
    即便拥有足够的碳元素，我们还面临著另一项挑战：製造出只有一个原子宽的探测器，以此精准放置每一个原子。在这种情况下，让微型机器人建造一台更大的机器，专门利用碳原料製造钻石，或许会更为合理 —— 而这项技术我们如今已经掌握。儘管如此，这一例子也恰好引出了纳米技术中的 “粘手问题”。
    纳米技术中的 “粘手问题”，指的是微型机器或纳米机器人在尝试操控单个原子或分子时所遇到的困难。这是因为在纳米尺度，分子间作用力的影响相对显著，范德华力、静电力，甚至是少量水汽带来的轻微粘附力，都会导致物体粘在纳米机器人的操作工具上，使得精准操控变得极具挑战性。事实上，科学界对於单原子操控究竟是极具挑战，还是完全不可能实现，一直存在激烈的爭论。
    单原子操控並非实现高效纳米技术的必要条件，事实上，我將单原子操控归为皮技术的范畴，而对原子核的任何改造则属於飞技术的领域，即便是对水、糖、甲烷这类小分子的操控，也属於皮尺度的研究范畴。这一区分有助於凸显不同尺度技术的差异。
    纳米机器人修復组织的方式，可能是识別受损的 dna 链並將其清除，防止其复製，让完好的 dna 链进行正常复製；而皮米机器人则有可能直接修復 dna 链上的受损部分。这里需要强调的是，二者的核心区別在於是否能直接操控，而非仅仅是检测。dna 链虽然细长，但与基础分子相比，直径相对较大，约为 2 纳米。考虑到 dna 链的长度最多可达其直径的十亿倍，它更像是一根长长的金属丝或纱线，而非铅笔或针，並且会在细胞核內像毛线球一样盘绕起来。
    如果我们能够检测並修復或清除活细胞內受损的 dna，那么我们实际上就掌握了实现生物永生的关键。衰老还体现在其他方面，比如动脉中的斑块和废物堆积，但这些问题对於纳米机器人而言更容易解决。记忆会隨著时间的推移逐渐衰退，这是另一个难题，不过说到底，我们中几乎没有人能清晰记得遥远过去的事情。这一问题或许可以通过其他形式的纳米技术来解决，而纳米技术並非只有微型机器人这一种形式。儘管增强记忆的存储能力和清晰度会带来诸多益处，但这並非实现长寿的关键。
    对 dna 进行改造、检测和修復的能力，往往被视为纳米机器人研发的终极目標，因为这能让我们从根源上解决衰老问题。然而，在微观尺度实现这一目標面临著诸多重大挑战，尤其是在观测方面。扫描受损的 dna 序列本身就是一项复杂的工作，想像一下，一个带著机械臂和手电筒的微型机器人沿著 dna 链开展作业，这样的画面在插画中或许颇具吸引力，但在现实中却並不现实。
    正如我之前所说，要分辨一个物体，观测所用光的波长必须小於该物体的尺寸。衍射极限由光的波长除以成像系统数值孔径的两倍得出，为了简化计算，我们可以將其近似为波长的一半。由於可见光的最短波长约为 400 纳米，因此光学显微镜的分辨极限约为 200 纳米，这一数值约为 dna 链直径的 100 倍，这也是 dna 的发现至今仍被人们铭记的原因之一。显然，可见光在这里並不適用。
    纳米机器人並不需要类似人类的眼睛，而且我们也无法製造出比其检测光的波长更小的眼睛或摄像头。解决这一问题的有效方法，是打造一个使用更短波长的观测系统，比如 2 纳米的波长，这样就能实现 1 纳米的分辨精度。但波长更短也会带来新的问题：波长和光子能量成反比，波长越短，每个光子携带的能量就越高，其作用的区域也越小。在量子领域，这与我们的日常体验截然不同。如果说可见光如同一张飘落在乐高雕塑上的纸，那么 2 纳米波长的光就如同一颗子弹，能量更高，衝击力也更为集中。
    当光子的能量达到 10 电子伏特时，对应的波长为 124 纳米或更短，此时便进入了电离辐射的范畴。这一波段的波长约为最短的可见光 —— 蓝紫光的三分之一，能量则约为其三倍。电离辐射会对复杂的分子结构造成严重破坏，不仅会损伤有机物质，还会损坏机器人和计算机晶片，而要抵御这种辐射，需要用高密度材料製造相当厚的防护层，这对於微型机器而言显然不切实际。这意味著，我们无法使用这类手电筒或雷射进行隨意扫描，否则会造成损伤，而波长更短的光，破坏性会更强。
    配备 2 纳米波长光源的纳米机器人，发出的並非可见光（可见光的波长上限为 400 纳米），也非紫外线 —— 包括长波紫外线（315 至 400 纳米）、中波紫外线（280 至 315 纳米）和短波紫外线（100 至 280 纳米）。儘管短波紫外线会被地球臭氧层阻挡，且具有杀菌消毒的作用，但 2 纳米的波长比短波紫外线还要短得多，甚至不属於用於半导体光刻、像用刀或喷灯一样蚀刻微型电路的极远紫外线范畴（10 至 100 纳米），而是处於软 x 射线的波段，软 x 射线的波长范围约为 100 皮米至 10 纳米。作为参考，硬 x 射线的波长范围约为 1 皮米至 100 皮米。这让直接修復 dna 的难度又增加了一层 —— 一个和 dna 链尺寸相当的微型机器人，想要修復 dna 链几乎是不可能的，而將 dna 汽化则相对容易实现。
    你可能会疑惑，这样的技术能带来什么实际益处，尤其是我们尚且无法判断这些可能受损的 dna 是有害还是无害。但在这种情况下，仍有两种方式可以实现 dna 修復。首先，机器人无需读取 dna 序列来判断其是否存在缺陷，dna 是生命的蓝图，如果它指导合成的细胞出现损伤，就说明其本身存在问题。不妨换个视角来看：细胞是由数万亿个原子构成的微观实体，如果將原子比作构建细胞的砖块，那么细胞就如同一座城市，而 dna 则是城市中一座复杂的摩天大楼。要发现建筑结构的损伤，或是定位並移除存在问题的 dna 结构，我们无需检查每一块砖块。
    这一方法具有极大的优势，因为 dna 的复製过程几乎不会出现错误。通过靶向清除危险的突变体，比如癌细胞，我们可以大幅延长人类的寿命，或將衰老的速度降低数个数量级。顺便一提，我们目前甚至还无法通过改造自我复製的有机体，来减少其复製过程中的错误，实现近乎无突变的状態，这一点我们后续会详细探討。
    微型机器人只是纳米技术的一个方面，修復细胞还有其他方法，比如向细胞中植入完好无损的 dna 链。但我们从何处获取这些无缺陷的 dna 呢？幸运的是，我们已经掌握了 dna 列印技术，而且这一过程相对简单。想像一下碳纳米管的结构：它是將石墨烯片捲曲成的圆柱体，直径与 dna 链相当，约为 2 纳米（即 2000 皮米），石墨烯中的碳碳键键长为 142 皮米。这种碳纳米管就像一张和你手臂一样粗的网或铁丝网，其长度可以根据需要无限延伸，以此来合成 dna—— 无论是完整的 dna 链、单个染色体，还是无法在合成过程中连接的单个基因。我们甚至可以直接在细胞內列印 dna，而且在类似甚至更小的尺度上，我们已经掌握了相关技术。
    我们还可以利用病毒这类现有有机体，它们能侵入细胞並夺取细胞的合成系统为己所用，这一特性也可以作为 dna 修復的理论基础。举个理论上的例子：假设有五个分別標记为 a、t、c、g 和 x 的纳米机器人，它们朝著一个比自身大得多的受损细胞聚集，身后拖著一根碳纳米管。x 机器人会像注射器的针头一样，在细胞膜上打开一个微小的缺口，並將碳纳米管穿过这个缺口送入细胞內。隨后，x 机器人定位到受损的 dna 並將其汽化，而另外四个机器人则开始通过碳纳米管向细胞內输送核苷酸 —— 腺嘌呤（a）、胸腺嘧啶（t）、胞嘧啶（c）和鸟嘌呤（g）。
    这些核苷酸会按照正確的蓝图，以精准的顺序进入碳纳米管，从而合成新的 dna 链。每个纳米机器人都储存著相应的核苷酸，並会在准確的时间將其释放到碳纳米管中。我需要说明的是，精准的时间控制和定位也是纳米技术中的一大难题，但在此我们暂且略过这一点。隨著 dna 链逐渐合成，x 机器人会將新合成的 dna 引导至细胞內的目標位置。
    碳纳米管在纳米技术中具有极高的应用价值，很可能会成为製造许多纳米机器人的主要材料。不过，纳米机器人並非需要亲自打造所有东西，我们可以建造更大的、微观尺度的石墨烯或碳纳米管工厂，由这些工厂来生產纳米机器人的零部件，甚至完整的纳米机器人。以自我复製的细胞为蓝本製造通用组装器，这是早期纳米技术概念的核心，但我们並非一定要製造能自我复製的机器人。事实上，我认为这类机器人的价值不如其他替代方案，还会带来切实的风险。
    相反，我们可以由更大的微观工厂来生產纳米机器人，而这些工厂本身又可以由更小的工厂，甚至是遵循其他更智能、更大的机器指令运作的简易纳米机器人来建造，无论是在人体、房屋內，还是其他外部场所都可以实现。当然，快速合成 dna 或侵入细胞还有其他方法，我们知道病毒能够穿透细胞膜，而自然界中的 dna 复製过程仅需数小时，现代的 dna 列印技术则需要数小时至数周不等。我们可以对这一技术进行改进，但更重要的是，我们无需追求完美。
    通过偶尔为部分细胞植入由完美的数字模板列印出的全新 dna，我们可以確保人体的自然生理过程使用的是无缺陷的 dna，同时让纳米机器人清除突变的细胞或衰老的细胞。如果想要用全新的 dna 替换原有 dna，比如改变头髮或眼睛的顏色相关基因，这一方法同样適用。当然，人们总会担心出现失控的纳米机器人，也就是发生突变的机器，而非突变的细胞。
    自然常常为我们的设计带来灵感，却无法为我们提供详尽的蓝图。我们之所以会担心 “灰色粘质” 这类场景，是因为我们会联想到病毒或细胞的无节制复製。但对於功能单一的微型工厂，我们无需过度担心其失控问题 —— 如果这些工厂只能製造特定类型的机器人，无法製造出能对自身进行建造、维护或供能的机器人，就不会出现失控的情况。我们还可以借鑑自然界限制人体细胞生长的方式，为纳米技术设定相应的约束。
    自然界为我们打造了多样化的生態系统，不同的有机体在其中共存、竞爭、捕食。在纳米技术的生態系统中，也会有高度多样化的系统协同运作、彼此赋能。一些机器人可以充当 “侦察兵”，寻找各类问题，比如受损的基因、发动机壁或房屋上的微小裂缝；一些机器人可以充当 “资源收集者”，从被运送到指定地点或被人体摄入的封装建筑材料舱中收集原料；还有一些机器人可以负责回收或清除受损的材料。
    系统中还会有专门的扫描机器人，它们与其他机器人协同工作，生成实时的 3d 地图，並由附近一台负责为所有机器人定位的微型机器人对这些地图进行整合。甚至还会有专门的机器人，其唯一的功能就是作为定位信標，为其他机器人的作业提供参考。还有的机器人可以充当 “燃料库”，以单糖、淀粉，甚至是碳 14 钻石电池这类先进能源的形式为其他机器人供能。
    体型更大的机器人或许可以使用无线供电，而微波是我们首选的能量传输方式，但由於微波从定义上来说属於微观尺度的波，因此並不適合为纳米尺度的设备供能。我们可以建造由微波供能的製糖工厂，让小型机器人前往此处获取能量，或是让专门的机器人前往工厂取能后为其他机器人配送。在这一生態系统中，体型更大的机器人未必更智能，也未必处於层级顶端，每个机器人都为完成特定任务而设计，通常也只执行这一项任务。
    在传统的纳米技术概念中，通用组装器理论上无所不能，还能实现自我复製，但我们並非真的需要这样的装置，这一概念既不安全，也缺乏效率。如果想要让纳米机器人在脱离人类监控的环境下工作，就需要为其赋予高度的智能和自我复製能力，而智能的研发难题在任何人工智慧领域都存在，与设备的尺寸无关。此外，我们在设计机器时，不应將其造得比完成任务所需的尺寸更小。
    不过，人类並非需要对纳米机器人进行全程监控，而且我们可以通过机器人的链式生產实现自我复製 —— 由体型大的机器人製造体型更小的机器人。在这一体系的顶端，假设有十二个大型机器人，製造一个新的同类型机器人需要其中至少十个机器人达成共识，这样一来，即便有一个甚至两个机器人发生突变，也不会製造出有缺陷的机器人。
    正如我们所了解的，纳米机器人实际上根本无需具备自我复製的能力。在一个人类个体或类似尺寸的有机体、设备中，部署数十亿个能自我复製且全能的通用组装器，这一做法並不实际。更为合理的方式，是设计数千种专为特定任务打造的纳米机器人，就像我们不会用螺丝刀完成所有工作，也不会试图用螺丝刀製造另一把螺丝刀一样，我们需要各式各样的专业工具。
    即便是那些体型较大、无法进入细胞但仍处於细胞尺度的微型机器人，也可以通过药片或注射器的方式送入人体。纳米机器人的尺寸和功能可能会存在巨大差异，部分机器人的体型会相对较大。这一纳米技术生態系统还可以与智慧型手机这类宏观计算机相连，甚至接入网际网路。
    在纳米技术的微型化研发中，我们並非只是简单地將刀、钳子这类工具缩小，这些工具在纳米尺度的製造其实並不复杂，比如石墨烯片的锋利程度超乎想像。纳米机器人的运动系统可以模仿鞭毛或触手的形態，这类结构兼具移动和操控的功能，且无需造得太大。不过，製造纳米机器人远不止是工具的微型化这么简单，它们需要动力来源和能量供应，还需要具备足够的自主运作智能，或是配备发射器，接受更先进、更大的机器的远程操控。
    我们已经在实验室中製造出了纳米尺度的电线。石墨烯是性能极佳的导体，而六方氮化硼则是性能卓越的绝缘体。將石墨烯纳米管包裹在氮化硼纳米管中，就能製成理想的电线或通信线缆，连接体型较大的纳米机器人或微型机器人，以及那些主要负责切割或夹持作业的小型机器人。
    纳米尺度的结构通常並不以耐用性著称，但只要其坚固程度能达到生物结构的水平，就能满足使用需求。如果石墨烯及同类材料的研发未能达到预期，金属也可以成为可行的替代材料，儘管石墨烯的特性很可能会为纳米技术带来革命性的变革。在研究纳米机器人的机械结构时，参考六种经典的简单机械十分有必要，这些简单机械是构成更复杂的复合机械的基础，分別是槓桿、轮轴、滑轮、斜面、楔子和螺旋。
    有人认为，这份清单其实无需如此详尽，因为滑轮本质上是一种轮轴，而且滑轮的运作不仅需要轮轴，还需要绳索。正如我们之前探討纳米尺度电线时所提到的，我们同样有能力製造纳米尺度的绳索。经过时间的积累和实践的摸索，我们会逐渐掌握製造斜面、楔子和槓桿所需的厚度，这一参数取决於具体的任务和使用的材料。这些简单机械可以被製造在纳米尺度的最小范围內，仅有几个原子的厚度。
    我们已经在实验室中製造出了这一尺度的电路，而商业化生產的进度通常落后於实验室研究。实际的工程设计和製造工艺，可能会为技术的微型化设定比实验室研究更高的尺寸限制。例如，螺旋作为一种扭曲的斜面，其製造尺寸需要稍大一些，轮轴和齿轮也是如此。但製造那些在近代微工程学兴起之前所使用的相对简单的机械装置，在几十纳米的尺度上是完全可行的，部分装置的尺寸甚至可以更小，当然也有一些装置需要造得稍大一点。
    总的来说，几乎没有什么能阻挡我们在纳米尺度开展製造工作，这一尺度可至病毒级別，甚至还能更小。儘管这一过程並非一帆风顺，但目前技术的发展速度十分迅猛，该领域的专家们总体上持乐观態度，至少在技术研发触及 “粘手问题” 的瓶颈之前是如此。
    纳米技术正在不断发展，如今我们已经掌握了部分相关技术。可以將纳米技术比作十年前的人工智慧：十年前，儘管基础的人工智慧技术已经投入使用，但人们仍將人工智慧视为科幻概念；二十年前，许多人认为人工智慧要么无法实现，要么会立刻引发技术奇点。如今，人工智慧已经融入日常生活，不再神秘，但其存在是毋庸置疑的。
    我认为纳米技术的发展现状与此相似，或许比人工智慧的发展落后约十年。利用微型纳米机器人消除衰老，或是修復因生活损耗、低温冷冻受损的神经元，这一目標的实现或许还为时尚早，但我们不应將纳米机器人视为无所不能的魔法解决方案，而应將其视为工具箱中的工具，由我们掌控和引导，用以解决各类问题。
    当技术的研发突破至真正的皮米尺度，甚至飞米尺度时，就进入了我们眼中近乎魔法的领域，更具体地说，我们將其称为 “时钟技术”，这一命名是为了致敬阿瑟?c?克拉克的著名第三定律：任何足够先进的技术，都与魔法无异。在量子尺度之下製造机器，这看起来是一项不可能完成的任务 —— 在这一尺度，物体甚至没有固定的位置，而是以概率分布的形式存在於空间中，而我也认为这一任务大概率无法实现。但我们也无法排除实现一些突破现有认知的技术的可能性，比如像《神奇旅程》这类经典科幻作品中描绘的人体微型化技术。
    或许有一天，我们能够操控甚至扭曲时空，就像《神秘博士》中的塔迪斯一样，將一整座宏观的工厂压缩到亚原子尺度的口袋空间中，只留下一个仅有质子或电子大小的入口，工厂可以通过这个入口展开，对物体进行操控。就像微观尺度的背后是纳米尺度，纳米尺度之下是皮米尺度和核物理的飞米尺度一样，现实世界或许还存在更深层次、更具確定性的维度，这或许能让我们製造出那些在量子力学理论中被认为不可能存在的机器。
    本周晚些时候，我们將深入探討弦理论，尝试简化並解析这一理论的复杂內涵，届时会对上述一种可能性展开研究。目前，纳米尺度是技术研发的极限，但这是一个极具价值的极限。纳米技术有望解决所有的医疗难题，让人类在健康的状態下拥有无限的寿命；它还能让我们对机器进行修復而非替换，以无可比擬的效率对其进行维修、升级而非丟弃，还能將其打造得更为精良 —— 因为这些微型的 “工人” 能够抵达此前人类无法触及的微观角落。
    这项技术不仅能为人类、宠物等现有有机体提供支持，提升其健康水平和身体机能，还能將这种能力延伸至对人造物的维护中，让我们能够製造出那些仅依靠微观工具无法实现的全新造物。事实上，纳米技术之所以能被称为 “万物的未来”，不仅是因为它开启了无数新的可能，更是因为它將融入几乎所有的事物，甚至很可能融入我们每一个人。