Сергей Тараненко - Наполовину мертвый кот, или Чем нам грозят нанотехнологии

Но то, что мы видим, зависит не только от свойств нашего глаза. Мы, если не смотрим на Солнце, видим либо отраженный, либо рассеянный свет, чаще — отраженный от поверхности того предмета, на который смотрим.

Например, посветили белым (солнечный свет), и все цвета, кроме желтого, поверхность поглотила — значит, видим желтую поверхность.

Если другая поверхность поглотит все цвета, кроме синего и красного (последние, соответственно, отразит), мы опять увидим желтую поверхность — вспомним: синий плюс красный видно как желтый.

Но вот если осветить первую поверхность с помощью света нашего светодиода, что мы увидим? Черную поверхность, ведь в составе света не было настоящего желтого — того, который наш предмет отражает! А вторую поверхность мы увидим такой же желтой, как и прежде, ведь синий и красный в нашем фонарике в наличии.

Что это означает? Неправильную цветопередачу. Светло-то светло, да ничего не видно. Если сделать из такой лампы яркую (уж это — пожалуйста!) автомобильную фару, то в свете таких фар вы рискуете не увидеть пешехода, переходящего дорогу перед вашим автомобилем.

Читатель может возразить: что-то я все-таки увижу. Ну, неправильные будут цвета, но дорога — не картинная галерея, как-нибудь разберемся. Ошибка, причем грубая! И вот почему.

Вспомните принцип маскирующего камуфляжа. Хотите, представьте форму солдата, хотите шкуру тигра или леопарда — принцип один. И дело опять в особенностях нашего зрения. Мы узнаем образ того, что мы видим по границе этого образа, так устроено наше зрение (глаза плюс мозги). Чтобы «увидеть», достаточно одной границы: вспомните замечательные карикатуры Херлуфа Битструпа — ничего, кроме контура, но все узнаваемо. А вот если контур убрать, а именно это делают камуфлирующие пятна или полосы, увиденное сольется с фоном. При неправильной цветопередаче велик риск того, что контур распадется, — перед глазами будут не воспринимаемые нами «камуфляжные» пятна. Вот так: проверили фонарик — светит хорошо, ярко; посветили — и ничего не увидели!

Но наш главный риск не в том, что мы в неверном освещении проглядим что-то важное. Наш главный риск — не увидеть те сюрпризы, которые таит в себе все новое. И не надо полагаться на очевидность — она-то и подведет, особенно в области нано.

Риск применения нанотехнологий по внетехнологическим причинам.

Риск технологической подмены — замещающая нанотехнология несет те же риски, что и замещаемая.

Риск неправильной цветопередачи как пример риска искажения восприятия.

Риск очевидности — не надо полагаться на очевидность — она-то и подведет.

В предыдущей главе мы говорили о материалах и о рисках, с ними связанных. Было отмечено, что все начинается с материала. Однако последние примеры (со сверхпроводимостью, с материалами для водородной энергетики) показали, что важнейшим в материалах была их структура. Нанотехнологии — это тот случай, когда материал уходит на второй план, а на первый план выходит структура.

Действительно, мы не просто имеем дело с атомами — с ними мы имеем дело всегда, ведь из них состоят самые привычные вещи, — мы эти атомы размещаем так, как нам необходимо. Такое размещение и есть структура. При этом структура нано часто особенная. В привычном нам кристалле, например соли, тоже есть четкая структура — бесконечная череда повторяющейся во все стороны кристаллической решетки. Но не о такой «монотонной» структуре речь. Структуры нано более сложные.

Показательным примером такой особенной структуры являются так называемые дендримеры. Это как раз тот материал, который применяется для «губок» водородной энергетики.

Дендример — название говорящее. Это макромолекула, похожая на дерево [25] Дендримеры — древообразные полимеры (от греч. dendron — дерево), молекулы которых имеют большое число разветвлений. , точнее на его крону. Только подобия в дендримере еще больше — в кроне дерева ветки разные: ближе к стволу — толще, дальше от ствола — тоньше; в дендримере все веточки одинаковые и структура — строго регулярная (рис. 2.1).

«Ну и что, — скажет читатель. — В чем же особенность такой структуры? Похожа на кристалл, только немного странный». Странный — да, но не немного!

Дендример — фрактал. Хоть фракталы часто встречаются в нашей жизни, то, что они не такие, как обычные тела, поняли относительно недавно. Считается, что самым первым примером фрактала была береговая линия острова. Бенуа Мандельброт [27] Бенуа Мандельброт (1924–2010) — французский и американский математик, создатель фрактальной геометрии. в 1967 г. задался вопросом: какова длина береговой линии, например, острова Великобритания [28] Mandelbrot В. How long is the coast of Britain? Statistical self-similarity and fractional dimension // Science. New Series. Vol. 156, No. 3775 (May 5, 1967). 636–638. ? Взял карту и измерил. Получил результат. Ему бы на этом успокоиться, но он взял карту большего масштаба, т. е. подробнее. Измерил. Результат получился другой — линия оказалась много длиннее! Тогда Мандельброт взял карту еще большего масштаба, еще более подробную. И опять длина линии здорово увеличилась. Ученый задумался: что же получается — у линии нет длины? Действительно, чем подробнее будет карта, тем больший результат мы получим. И никакой из результатов изменений, даже последний, не будет верным, потому что можно взять карту еще подробнее.

Чтобы это понять, рассмотрим кривую под названием кривая Коха [29] Нильс Фабиан Хельге фон Кох — шведский математик. . Такая кривая строится так, как на рис. 2.2.

Сначала кривая выглядит как на рис. 2.2, а. Она состоит из четырех одинаковых прямых. По краям (первая и последняя трети) — прямые, а в средней трети две прямые, соединенные «треугольником». Длина такой кривой — 4/ 3, если за единицу принять длину основания кривой. Теперь давайте заменим каждую из четырех прямых линий на такую же, но уменьшенную в масштабе. Получится как на рис. 2.2, б. Длина линии составит ( 4/ 3) 2. Можно продолжать процесс замены прямых на уменьшенную кривую. На следующей стадии замены (рис. 2.2, в) линия будет более изрезанной, а длина ее составит ( 4/ 3) 3на следующей стадии — ( 4/ 3) 4. И так без конца. Длина линии бесконечна. Чем больше мы ее дробим, тем она длиннее. А теперь представьте, что мы рассматриваем эту кривую, нарисованную на карте. Мелких деталей не видно — длина кривой конечна. Но вот мы взяли карту с лучшим разрешением — и детали проявились. И длина увеличилась. Если разрешение увеличить втрое, проявится следующая часть структуры кривой, ведь так мы ее строили — каждый шаг связан с уменьшением масштаба втрое. А длина кривой на карте (в увеличенном масштабе) увеличится в 4 раза ( 4/ 3×3). Если увеличить масштаб карты в 3 или 10 раз, то длина обычной, привычной нам кривой увеличится также — соответственно в 3 или 10 раз. А для фрактала это не так! При изменении масштаба в k раз наблюдаемая длина нашего фрактала увеличится в k 4/3раз. Для обычной кривой — в k 1раз. Эта маленькая единичка и есть размерность обычной кривой — она одномерна.