【大纪元8月9日讯】近年来，奈米材料研究成为当今科学研究的热点，奈米尺度的科技产品正走入生活，从奈米碳管、奈米电池、奈米马达、奈米电动机、奈米雷射器、奈米弹簧、甚至奈米机器人等，进一步将奈米应用在信息通信元件、对体内病灶进行诊断治疗的微小系统……
在奈米科技进入生活之际，试想奈米尺度以下的微观世界是如何呢？科学家在研究微观的量子行为时惊讶的发现，质子、电子等微观粒子都有一个性质：在同一个时刻，它可以既在这里又在那里，从而推论出多世界与另外空间的存在。
既然微观粒子涉及另外空间，奈米技术能否脱去目前这层宏观粒子的壳，缩身一变，回到它原来所来源的那个微观空间去？而人类，就如同系在针鼻上的线，也被牵引着给引入其中？
虽然研究表明，许多奈米材料有着种种奇异而有用的特性，但是就像任何作用力都存在着反作用力一样，奈米科技也存在有毒物质、环境污染等未知的黑箱子。
大自然中早就存在奈米粒子，没有给人类带来危害，是大千世界中和谐存在的成员。而根据现代科学的理论制作出来的人工奈米粒子，跳脱不了现代科学的缺陷与危害，也跳脱不了物质空间的制约。
美好的梦想，自由飞翔的心灵，不受约束的天马行空。但是脱离开人类应该栖息的疆域而踽踽独行，微观科技研究究竟是一次科学的提升，还是一次难免失败的蹦极体验？
奈米 引领二十一世纪的科技主流
生活应用
文 ◎ 王敬雅
二零零七年十月二十三日在韩国首尔，三星电子召开新产品记者会，一个三十毫微米的奈米随身硬碟正式亮相，这个新产品可以储存八十部DVD电影。（AFP）
走在街上，凡是标榜着“奈米”的商品，身价都水涨船高。到底奈米是什么？为什么各行各业都想和奈米沾上边？奈米又会对我们的生活产生什么影响？
奈米可说是二十一世纪最热门的名词，据信，奈米科技将会在二十一世纪扮演重要的角色。
奈米科技突飞猛进，在磁记录、光记录、磁光记录方面的发展亦相当显着。使用奈米粉末制成的磁记录材料，可使磁带或软硬磁碟的记录密度提高，资料储存密度也相对提高。目前普通DVD的容量为4.7GB，而利用近场光学的储存技术，研发出近场光碟片容量可达数百个GB，是一般传统光碟片的数千倍。
不同的奈米粒子，可以制作出各种特殊功能的奈米衣料。在内衣、胸罩、眼罩加入可以释放远红外线的奈米无机粒子，在人体体温作用下，可产生远红外线，使血液循环顺畅，消除腰酸背痛，达到促进新陈代谢的目的；加入可以抗菌除臭的奈米银粒子，利用银离子抗菌除臭的特性，可以产生抗菌除臭的效果；在衣料上面加入疏水性奈米粒子，使衣料表面形成奈米结构，可制造出不沾尘、不沾油、不沾水的奈米衣及奈米领带。加入奈米碳管等导磁性金属材料可以挡掉电磁波，避免高辐射对人体的伤害，即使水洗也不影响功能。在鞋、袜中加入奈米远红外线粒子、奈米光触媒粒子及奈米银粒子，就可做出具备抗菌、干爽、按摩功效的奈米鞋、袜。
奈米化的电池，体积小，容量大，且转换效率更优异。目前研发的奈米电池，以奈米燃料电池及奈米太阳电池两种为主。奈米燃料电池是利用外在的燃料添加转换成电能的发电装置，只要补充燃料经由奈米触媒转化反应就有源源不绝的电源。可以代替汽车的内燃机，取代手机、笔记型电脑等电子产品中的电池。燃料电池可用来发电，发电效率是传统火力发电的两倍以上，而且不会危害到生态环境。奈米太阳电池则是将无法使用的光能转成人类有办法利用的电能，属于干净的绿色能源。
奈米科技也可应用在药物与治疗方面。将药物奈米化后，比较容易被小肠绒毛吸收，药效更好。利用奈米磁粒子导航治疗癌细胞，可以直接将药物送到癌细胞部位；将奈米磁粒子注入肿瘤部位，透过高频电磁波提升热度，可以慢慢的将癌细胞杀死，而不会影响到正常的细胞。
两种常见的奈米建材
一类是利用莲叶效应，在玻璃与磁砖表面加上疏水性的奈米粒子，奈米建材因而不容易沾尘污，且下雨时水珠轻易滚落，并将脏污一起带走，形成自洁的效果。
一类是奈米建材，是在其表面加上奈米光触媒，由于二氧化钛光触媒在光照射后具有相当强的亲水性，形成一层水膜，灰尘几乎沾附在水膜表面，而不是直接沾附在自洁建材，脏污就很容易在下雨时跟着雨水一起离开；奈米光触媒在紫外线照射下，产生自由基，这些自由基会破坏分子结构产生自洁、杀菌与除臭的功能。以超奈米技术将高分子完全发泡后，再加入奈米粒子到涂料中，可隔绝温度，达到保温与隔热的功效，降低能源的消耗，可兼顾建筑外型与环保。
将奈米碳管作为燃油及润滑油添加剂，可增强燃烧速率，促进清洁燃烧，降低污染物排放。奈米碳管因具捕捉自由基的能力，有抗震添加剂功能，可增加燃油导电度及黏度。
在催化性质方面，由于奈米粒子体积非常小，表面积越大，表面原子越多代表催化的活性越大，如Fe/ZrO2奈米触媒可提升CO＋H2反应成烃类的催化能力。在复合材料方面，奈米材料的加入可提升材料的刚性、抗拉、抗折、耐热、自身防燃性，若加入少许粘土于尼龙与聚亚酰胺，可改善吸湿性，降低一半水汽的穿透性。
如何分辨真假奈米？
市面上到处可以看到标榜着“奈米”的产品，种类之多实在让人眼花撩乱，消费者如何分辨真假奈米？一种是透过工研院或知名大学的检测报告来证明是奈米产品，不过可能只有受过科学训练的人才看得懂检测报告。于一般大众而言，最好最快最容易的方法是检查产品有没有申请奈米标章。
市面上合格的奈米商品中，会有一枚形状像似“∞”的奈米标章。这是因为由于奈米很小无法用肉眼分辨真伪，为防止假的奈米产品欺骗消费者、保障消费者权益、提升奈米产品品质形象、促进奈米产业健全发展，经济部推动“奈米产品验证体系”、推行“奈米标章”。
奈米产品验证程序非常严谨，只有通过“奈米产品验证体系”的奈米产品，政府才会授予奈米标章，项目包括：奈米脱臭涂料、奈米光触媒、奈米抗菌灯管、奈米自洁陶瓷面砖、奈米抗菌陶瓷面砖、奈米防污涂料、奈米防污马桶等等。奈米产品认证制度以奈米光触媒抗菌灯管为例，判定的标准有三个项目：第一是原材料的粒径大小必须小于一百奈米，第二是抗菌率必须达到标准，第三是奈米光触媒的灯管必须符合标准，经过这三项验证后才会获得奈米标章。
对消费者而言，奈米标章可说是一大保障。因此消费者只要在购买奈米产品时，认明产品上是否有奈米标章，就可知道购买的奈米产品合格与否。
台湾经济部为配合国家型奈米计划发展，特委托工研院筹组奈米产品验证体系实施奈米产品验证制度及标章。目前其他国家尚未有类似标章。（经济部工业局网站图片）
奈米热潮下的省思
工业革命改变了世界，但也带来了一些灾害。奈米真的无所不能、真的安全且不会产生后遗症吗？当科学家投身奈米世界，致力开发更多奈米产品时，“奈米科技”是否会带来灾害同样值得思考。从西元二零零零年以来，陆续有科学家针对奈米粒子对人体健康及安全是否有危害发出警言。
科学家指出奈米材料会随着使用时间脱落，而现有的废水处理以及过滤系统，都无法处理这些脱落的奈米粒子。因此脱落的奈米粒子，会不会对人体与环境造成伤害呢？如果奈米粒子进入食物链中，会造成什么样的影响？另外，食品、医药与化妆品奈米化后，是否会对人体产生危害？因此目前台湾的一些研究室，开始致力于研究奈米粒子的危害性，将各种奈米粒子加入到细胞中，观察细胞各种现象，比如是否会因加入奈米粒子而死亡、突变或是增生等。重视这些可能的危害，才能让人们享受奈米科技带来便利的同时，又能避免灾害。◇
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奈米是什么？
文 ◎ 王敬雅、施存真
一九八一年，扫描穿隧式显微镜（STM）的发明，使得研究人员得以观察物体表面的奈米结构，当年普遍被视为奈米科技元年。（AFP）
奈米是“长度”单位，英文是“nanometer”。希腊文中nano是“侏儒”，meter即“公尺”。一奈米等于十亿分之一公尺（10-9米），这个尺度已经远小于细胞的尺寸，以人的红血球为例，尺寸约为六～八微米（10-6米），约为奈米尺度的一千倍大。奈米尺度比较接近病毒的大小，小的病毒七～八奈米，大的则有数百奈米。
10-9米究竟有多小？比如一个氢原子放大109倍，就等于一颗苹果的大小；那一个DNA放大109倍，就等于一只大象的大小；一颗弹珠放大109倍，就等于地球的大小。
要想观察这么微小的粒子，唯一的方法就是用高解析的显微技术。光学显微镜从十七世纪开始发展，到了十八世纪，放大倍率已提高到一千倍，后来受限于光学原理，放大倍率提高至一千六百倍就达到了极限，一般解析度最高不超过零点三微米。因此要观察奈米尺寸的物体，光学显微镜就不适合了。
奈米技术的发展需要使用比光学仪器更高解析的仪器。自从电子显微镜发明后，显微镜的解析度提升到了一至五奈米，已经可观察到病毒，但仍不够精密。直到一九八一年，扫描穿隧式显微镜（STM）的发明，使得研究人员得以观察物体表面的奈米结构，当年普遍被视为奈米科技元年。
奈米技术的应用不断推陈出新，图为二零零五年二月二十三日，NEC电脑的售货员展示一台奈米电脑。（Getty Images）
然而，电子显微镜及扫描穿隧式显微镜的解析度虽然都比光学显微镜更高，但无法获得微观物体的颜色讯息，仅能观察物体表面轮廓，而操作上也较光学式显微镜更复杂。除了扫描穿隧式显微镜之外，奈米技术也常采用原子力显微镜（AFM）作为研究工具，原子力显微镜可扫描三维表面形貌，并可用于生物体。
在奈米尺度下，物质的特性与一般尺度也有所不同。物质缩小到奈米尺度时，表面积所占的比例大增，物质会呈现与宏观尺度有很大差异的物理、化学或生物特性，材料将因产生完全不同的特性而形成特殊功能：如质量变轻、体积缩小、曲度变大、表面积增加；导热度与导电性、磁性也改变；并且会表现出高表面／体积比、高密度堆积以及高结构组合弹性等特性。
奈米是一个全新的研究领域，由于通过将原子或分子组合成新的奈米结构，并以其来设计、制作、组装成新的材料、元件或系统，因此“奈米科技”打破了各个领域的界限，可广泛应用于生活、医疗健康科技、国防军事、电脑资讯、材料、生物、化学等各领域。◇
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奈米科技新颖物性现象
文 ◎ 王敬雅
二零零四年三月十七日，日本产业技术综合研究所（AIST）发表了“奈米泡影水”，可以让淡水鱼鲤鱼和咸水鱼海鲷生活在同一个水族箱中。（Getty Images）
表体比效应
同样体积下，粒子越小，则表面积越大，表面原子所占的比例大大提高，不能忽略表体比效应。
量子效应（quantum effect）
粒子到奈米尺寸以下时，能阶从连续变为阶段，电性、磁性、光学特性有着重大改变，如导电金属在奈米化后，却变成绝缘体。
量子穿隧效应（macroscopic quantum tunneling effect）
古典力学中粒子无法克服位能障碍而有穿墙的效应。粒子到奈米尺寸以下时，电子具有穿过比本身高的位能障碍，而具有穿隧效应，因此称量子穿隧效应。例如：穿隧显微镜利用极细的金属探针接近导体表面（但未接触），施加电压时，电子会由探针尖端穿越空气间隙而产生穿隧电流。
小尺寸效应（small size effect）
随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的巨集观物理性质的变化称为小尺寸效应。对奈米颗粒而言，随着尺寸变小到奈米，同时比表面积亦显着增加，从而磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，产生一系列新奇的性质。例如：金属奈米颗粒对光吸收显着增加，并产生吸收峰的等离子共振频移；奈米颗粒的磁性与大块材料相比，有明显的区别，由磁有序态向磁无序态，超导相向正常相转变。与大尺寸固态物质相比，奈米颗粒的熔点会显着下降，例如：2奈米的金颗粒熔点为600K，随着粒径增加熔点迅速上升，块状金为1,337K。
这里我们所说的是奈米尺度的粒子，或称奈米粒子。奈米粒子，作为一种热门的微观粒子，用途可以说非常广泛。◇
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奈米，自古存在
文 ◎ 王敬雅
蝶翼鳞片表面有许多类似树枝状的奈米结构，可反射特定波长的光波，展现多彩的色泽。（Getty Images）
奈米并非现代人的发明，中国古代铸剑术、中古欧洲彩绘玻璃已熟练应用奈米。而早在人类发现奈米的多方应用之前，自然界的动植物就已经是奈米的应用者了。奈米，早就在大自然中了。
奈米粒子是一种新的人造粒子，就像所有的人造的化合物那样，那些各种各样的人造化合物，并非自然界自身所有，但是给人类的生产和生活带来了巨大的变化，也渗透到了现代人类所在环境的每一个角落、每一个方面。
大自然中的奈米现象
事实上，奈米尺度的特殊现象早就存在大自然之中，而且已经存在了亿万年。奈米粒子，并非人类原创，并且遍及于人类周遭的环境，以及大自然中的各种生物、非生物。其实，在翩翩飞舞的蝴蝶身上就有奈米级的构造。例如：大美蓝蝶、珠光凤蝶的翅膀会呈现缤纷灿烂的颜色，特别的是这些炫丽的颜色，还会随着观看者的角度不同而改变。这些美丽变换的颜色，是怎么产生的呢？这是因为蝴蝶的翅膀上，有光子晶体的显微结构。
什么是光子晶体呢？光子晶体，是指一种物质呈特殊的周期性排列。这样的排列可以反射特定波长的可见光。构成蝶翼的鳞片表面中，有许多类似树枝状的奈米结构，就好像一大片圣诞树林，每条细枝间的距离大约是七十至一百奈米，这些结构并不是完全规则的，当光线照射时，依照反射定律，会反射特定波长的光波。因反射产生光波重叠作用，使得蝴蝶的翅膀能展现多彩的色泽，这就是“彩蝶效应”。
不同的结构组合可以造成不同的颜色及图案，这样的结构在孔雀、金龟子、吉丁虫、海中蠕虫“海老鼠”，以及美丽的石头“蛋白石”身上都可看到。
壁虎的每一只脚掌上，都布满数百万根直径约两百至五百奈米的刚毛，当数百万根奈米尺寸的刚毛一起作用时，其吸附力最大可达一百二十公斤，因此小小的壁虎在天花板上行走时不会掉下来。
蜘蛛丝具有高弹性、高强度及黏性，可说是世界上最强的生物纤维。一条小小的蜘蛛丝是由数十到百条奈米结构结晶蛋白质纤维缠绕而成的。
蜘蛛丝可说是世界上最强的生物纤维。一条蜘蛛丝是由数十到百条奈米结构结晶蛋白质纤维缠绕而成。（AFP）
苍蝇的复眼也是奈米结构。苍蝇的复眼是由三千个以上的小单眼所构成的，每个单眼具有各自的光学系统，既能协调一致，又能独立工作，神奇的地方是每个小眼是个别影像，合起来才是一个完整的影像。因此，蝇眼不仅具有高速度及高精度的分辨能力，而且能够从不同的方位感受视像。
一些动物体内也有不同的奈米粒子。有的奈米粒子具有磁性，受到地球磁场的引力作用，藉由地球引力与磁粒子引力间的差异，使得这类生物在地磁导航下能辨识方向，作为生物罗盘的导航系统。鸽子、蜜蜂、绿蠵龟及鲑鱼等都拥有这种导航系统，能回到出生的地方产卵，有优秀的归巢本领，使它们从千里之外飞回原来的栖地，可以不靠任何仪器进行长途旅行却不迷失方向。这些奈米磁粒子，使得海龟记得出生地的地磁倾角与强度，因此当身体庞大但脑袋很小的绿蠵龟长大成熟之后，能依照记忆中的地磁地图，回到出生地的海滩交配产卵。当海龟发现路径偏斜时，会立即通知大脑神经，发出修正方向的讯号，所以不会在大海中迷失方向。而蜜蜂腹部含有奈米磁粒子，影响蜜蜂的神经系统，引导蜜蜂的飞行。磁感细菌的体内也有一串约二十个磁性晶体形成的奈米级罗盘，可以根据磁场的水平倾斜角度，游到理想的深度。
自古以来，莲花被中国文人形容为花中君子、象征圣洁。宋周敦颐在〈爱莲说〉中写着：“吾独爱莲之出污泥而不染，濯清涟而不妖……。”莲叶能出污泥而不染，是因为莲叶表面有着大小约五～十五微米的乳突状结构，其上覆有奈米级类似纤毛结构，此奈米级表面结构造成叶面超低表面能特性。叶面超低表面能特性，加上莲叶表面有化学组成的蜡，使得莲叶具有超疏水特性，在莲花的叶面上滴一滴水，水滴会在叶上滚来滚去，水珠不易附着叶面。同样，灰尘也不易附着于叶面，当雨水冲洗时，灰尘会随水珠滚落而达到净洁作用，因此莲叶表面总是能保持洁净不染。莲叶表面的这种自我净洁（self-cleaning）现象，叫做“莲叶效应”（Lotus effect）。
超疏水特性同样的可见于水黾，水黾足部末端具有奈米颗粒组织，而这种奈米颗粒组织形成超疏水的表面，具有防水结构让水黾可以在水面上行走自如，仅一条腿即可支撑身体重量的十五倍。雁鸭及鹅类动物其羽毛上，由于具有奈米颗粒的防水结构，故可浮于水面上。
而自我净洁现象同样可见于海豚，海豚的皮肤肉眼看来光滑，其上面布满了奈米尺寸的微小突起。这些突起物让海中有害的微生物无法附着其上，具有自我清洁的功用。
在人身上也有奈米级的结构。人的消化系统中的小肠内壁布满了皱折及手指状的绒毛，绒毛上又覆盖一层直径九十～一百奈米的微绒毛，这样的结构使得小肠的表面积增加许多，总吸收面积可达三百平方公尺。另外，人类和动物的牙齿坚硬无比，能承受极大且不断咀嚼的磨损和压力，原因是在牙齿的外表排列着奈米尺寸的微小晶体。
古代的奈米运用
除了大自然有奈米的踪迹外，你知道吗？事实上人类很早就已经开始运用奈米材料了。
中国古代的铸剑大师，在铸剑时将头发、指甲或人骨材料加入钢中，这些材料提供了铁中缺乏的矿物质或金属，经由连续敲打的铸剑过程，将这些奈米材料打入铁结构中缺陷的部分，铸成的剑就具有奈米合金与完整结构，因此铸成的剑不但不会生锈，而且坚硬无比、削铁如泥，比如有名的干将、莫邪剑就是一例。
中国古代用燃烧蜡烛的烟雾制成的奈米尺度的炭黑来制墨、唐代皇帝用含奈米金的水来保养身体。你看，早在一千多年前，我们的祖先就能制造与使用奈米材料了。
在其他国家历史上，原始土着常将燃烧植物或木材后得到的炭灰涂在脸上，用来吓跑敌人和野兽。这些奈米尺度大小的炭灰粒子，可以均匀涂在脸上，且奈米炭灰的附着力很强，可以维持很久不褪色。
中古欧洲时代建造的教堂彩绘玻璃，使用的是奈米级的颜料。中古世纪欧洲工匠利用奈米金属对光具有之吸收与发色性质，绘制出美丽的教堂彩绘玻璃。他们将金粉融于玻璃中，等凝固后析出奈米金粒子，产生透色的红宝石色；用同样制法，添加含银颜料，可产生黄色和金色；添加含铜颜料，可产生绿色和砖红色。
不过，古代人虽已成功应用奈米材料，却可能并不知道这些材料的结构和原理。◇
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奈米，带来幸福如意？
奈米、科技与未
文 ◎ 山河
七月十七日刚开幕的葡萄牙奈米研究中心，吸引各界人士前来观摩。（AFP）
当各国都看到奈米背后庞大的商机，进而投入研发抢占这块市场大饼之际，“奈米对环境的伤害”的问题却渐渐浮上台面。随着各知名杂志对奈米的负面报导，人工奈米的罩门隐然浮现。
近年来，奈米材料研究成为当今科学研究的一个热点。自从一九九一年美国正式将奈米技术列入国家二十二项关键技术和二零零五年战略技术开始，一九九七年美国国防部将奈米技术研究纳入到战略研究领域，一九九六至一九九八年间，由美国国家科学基金会主导，在美、法、德、比利时、荷兰、瑞典、瑞士、英国、俄罗斯、日本和中国、台湾等地进行了三年的奈米技术发展情况调查研究。
各国看准奈米商机
根据调查研究结果，美国总统科学顾问委员会认为：奈米技术是自二战以来美国将要经历的第一场不具备绝对领先优势的具有重要经济意义的科技革命，美国需要在未来的十至二十年中显着地、稳定地增加对奈米科技研究开发的投入。二零零零年二月，白宫正式发布了“国家奈米技术计划”（National Nanotechnology Initiative），提出了美国政府发展奈米科技的战略目标和具体战略部署。
在上世纪末年代，微电子器件的微型化发展，给全世界带来了超乎想像的变化。奈米尺度的人工材料制造出来的制品如：奈米碳管、奈米电池、奈米马达、奈米电动机、奈米雷射器、奈米弹簧、甚至奈米机器人等等微型机械，其尺度之微小，不仅远超微电子器件，更是远远超出了历史上传说的小人国。
最近，日本政府负责制定科技政策的综合科学技术协会召开“推进重点领域战略专家调查会”，确定奈米技术发展的重点领域更侧重于应用，包括：应用奈米技术制成的信息通信元件、对体内病灶进行诊断和治疗的微小系统。
不难想见，如果奈米科技这样发展下去，各种各样超级微型的机械设备、电子设备会充斥着社会的每一个角落，乃至它们会无拘无束的穿梭于我们的宏观世界，也不是什么奇怪的事情。
虽然研究表明，许多奈米材料有着种种奇异而有用的特性，但是就像任何作用力都存在着反作用力一样，同样恼人的问题也伴随着奈米材料研究的进展。突出的麻烦如：实用应用率不高、公众认识有偏差、环境污染问题是个未知的黑箱子等。应用率总会提高的、公众认识总会改变的、人们总会接受的，唯一的麻烦在于环境污染。只要环境污染能解决，可爱的奈米材料会因为让人类的生活更加如意和幸福，而必将会显得更加亲切可爱。
奈米污染 未解的黑盒子
正是看到这个幸福的未来、美妙的大饼，目前，包括日本政府在内，许多国家的政府和企业界都担心在奈米技术领域会重蹈前些年在生命科学、生物技术、资讯技术等高科技领域的覆辙，因为不够重视而丧失最初的技术优势，被美国给甩掉。因此，各国今后都会持续增加对奈米技术的各种资源投入。
奈米商品背后的商机已经吸引各国争相研究，图为葡萄牙北部的奈米技术实验室。（AFP）
如果奈米技术真的这样发展下去，恐怕人类的生存状态将发生一个空前的大变化，人类现存的许多意识、观念也必然会随着被颠覆。为什么这么说？一旦奈米材料进入普用阶段，奈米材料更轻薄、更细腻、更优异、更持久、用途更多更广，现有的机械构造、材料构成，被奈米材料给大量淘汰的结果不难预见。比纸张还薄的可视屏、可以折叠放在口袋中的电脑、植入体内的全球导航系统、随身携带潜入体内的奈米医生、到处乱窜的奈米飞船……，人类从此过上神仙般的生活，几乎也是近在眼前的事情了。
而现代科技，会随着奈米技术而脱去目前这层宏观粒子的壳，缩身一变，回到它原来所来源的那个微观空间去。而人类，就如同系在针鼻上的线，就被牵引着给引入其中……
实质上，近代科学所带来的现代科技，一直都没有能够进入另外的空间，虽然经常会认识到一些另外空间粒子的特性，但是事实上一直都没能掌控和利用，因为认识不到，分不清到底哪些是另外空间的物质在起作用，哪些是这个空间的物质在起作用。最典型的例子，一八三九年法国画家达盖尔就发明了照相术，到今天为止，科学家们对于照相术能拍摄到另外空间的影像仍不明所以，有时人眼看到了UFO，而雷达或机上监控却“看”不到；有时则相反，照片出现不明飞行物体的显像。
只有一个小小的问题需要解决，解决了就一切都OK，但是如果不解决，你我所憧憬的一切就成了梦幻泡影、黄粱美梦。这个问题就是环境污染。
人体各种功能细胞尺寸大都在微米级，比奈米微粒的尺寸大得多，奈米尺度颗粒或奈米纤维很容易进入细胞。已经证实直径一百奈米的颗粒能够在六十秒之内成功穿透肺部防线，并在一小时之内出现在肝脏和其他内脏器官里。说起来就让人不舒服！奈米颗粒、奈米大小的尘埃就像是看不见的子弹，能够轻易地穿透人体防线进入血液，然后直达各个内脏器官和组织。
二零零七年，英国政府委托英国皇家学会和英国皇家工程学院组成调查小组，调查奈米技术的安全性。二零零四年七月二十九日美国的《科学此刻》及二零零四年八月四日《自然》杂志分别介绍了该研究小组的报告，对奈米污染发出预警。报告指出，“游离的奈米颗粒和奈米管可能会穿透细胞，产生毒性”；对于环境来说，“奈米科技可能是把双刃剑”。
二零零九年三月份，《科学美国人》杂志（Scientific American）报导：美国科学家研究发现，化妆品的奈米物质不仅对人体有害，对生态环境也有严重的破坏作用。为了搞定随着好处而来的坏处，又要破费大笔的资金大量的人员去研究和预防“奈米污染”，在所难免，无法避免。相生相克的古老信条，是人类的欲望无法挣脱的铁律。美好的梦想，自由飞翔的心灵，都可以不受约束的天马行空。但是脱离开人类应该栖息的疆域而踽踽独行，究竟是一次科学的提升，还是一次超级失败的蹦极体验呢？
大自然中早就存在所谓的奈米粒子了，它们不但没有给人类带来危害，还是这个大千世界中和谐存在的成员。为什么人工制作的奈米粒子，就不能像大自然那样创造的奈米粒子呢？
因为人工奈米粒子，是根据现代科学的理论制作出来的。可是这个现代科学，却是有罩门的，这个罩门一直都敞开着。由它所创造的一切，都有着一个遗传的天然的罩门，这个罩门，反映到这个世界，就是各种各样的缺陷、危害。◇
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从微观世界到另外空间
奈米世界观
文 ◎ 施存真
奈米污染环境已经得到证实，若是能解决这项问题，奈米对人类的生活将起到更巨大的影响。（AFP）
奈米尺度以下的世界是如何呢？进一步进入更微观的原子世界内，科学家藉由量子物理，推导出多重世界存在的可能性，让人们对于物质的组成、微观空间的真相感到更加好奇……
在奈米科技进入生活之际，试想奈米尺度以下的微观世界是如何呢？远在希腊时代，哲学家德谟克利特就提出世界是由一种基本粒子组成的概念，他称这种基本粒子为原子，现代科学即沿用他当时提出的名词。
奈米的尺度为10-9米，这个尺度约为一般原子半径的十倍，也就是说奈米技术的仪器工具，可以观察物体表面的奈米尺度结构，但对于更微观的原子尺度，仍须采用其他研究方法。
经常有人误以为原子力显微镜即可对原子进行观测，然而实际上，原子力显微镜最佳解析度约为零点一奈米，与原子直径差不多，最多仅能对原子的外观轮廓做观测。而原子内部的结构又呈现出巨大的空洞，仅有原子核区域有较大的质量存在，要用现有的仪器原理进行观察，可说是非常困难。
当尺度更缩小至原子的内部空间结构。目前尚未有任何仪器可以观察其实际的构造，而是采用粒子撞击的方式，根据撞击结果，间接推测其内部状态。一般认为，原子核集中于原子的中心，由质子和中子构成，质量几乎等于整个原子的质量。而电子则分布于原子核之外，质量非常小，运行轨道则以概率的方式分布于原子核以外的区域。
物理学家近期的研究
受限于实验手段与仪器，物理学家难以窥测微观世界的实际情况，因此现有对小于原子尺寸的微观空间的模型，都是在现有实验数据基础上进行的理论推测，并不能百分之百肯定，也不能保证其正确性。
二十世纪早期的研究指出，原子内部有质子、中子、电子等基本粒子。到了近期则发现，质子、中子其实也不是最基本粒子，而是由更小的夸克（quark）所组成的，电子则属于轻子（lepton）的一种。而在比质子更微观的尺度中，粒子则不仅仅有夸克、轻子等物质性粒子，还有能量性的粒子，称之为玻色子（bosons）。玻色子又分为胶子、光子、W及Z玻色子、引力子等。（引力子尚未被发现，为假设性粒子）。
那么比夸克和玻色子更小、更微观的粒子存不存在呢？是有可能存在的。但已远远超出现有研究方法可侦测的范围了，以实证的手段是很难进行研究的。
对微观粒子的研究除了帮助人类了解物质的组成之外，由于微观粒子具有异于宏观粒子的特殊物理现象（量子效应），从而打开了另一道研究之门。
超弦理论的多维时空观
在研究微观粒子时，为了圆满的解释一些微观世界的物理现象，科学家提出“超弦理论”，这个一九七零年代提出的理论，从数学上推论宇宙应具有多维空间，比如十维、十一维或二十六维空间，甚至还有人提出宇宙具有无穷维度的空间。
这么多维度的空间，人类只能触及与观察到目前生活中的四维（三维空间加上一维时间）时空，其余的空间维度都蜷缩在比原子还小很多的极微观尺度当中，因此人类难以察觉。也就是说，在原子以下的微观空间中还存在着人类所接触不到的许多空间。
多世界理论
科学家在研究微观的量子行为时惊讶的发现，诸如质子、电子等微观粒子，都有一个奇怪的性质：在同一个时刻，它可以既在这里又在那里，也就是说一个微观粒子同时存在于在空间中的许多位置上，就像它们有分身术一样。但是当我们真正去观测它时，却又只能在一个位置上找到它。
显然，微观世界的物理原理与我们日常生活的经验有很大的差异。科学家尝试提出许多理论来解释这个现象，但都难以自圆其说。直到一九五零年代，“多世界理论”（many worlds theory）的出现，似乎才比较圆满的解释了这个现象。
多世界理论认为，这个宇宙中，并不仅仅只有我们看得到的这个世界。实际上宇宙中存在着无限多个世界，我们这个世界的空间中有多少个位置，就有多少个另外的世界存在。
而在这些世界的每一个当中，微观粒子都有一个确定的位置，所以看起来就像是粒子在我们这个世界的每一个位置上都存在一样。我们每做一次测量，就是从这无限多个世界中选择出一个世界，粒子在那个世界中的位置就是我们测量到的位置。
对“多世界理论”有深入研究的英国牛津大学德伊池教授（David Deutsch）进一步认为：“量子力学的多世界理论不仅适用于微观世界，而且适用于宏观世界的每一个层面。”因为所有的宏观物体，包括我们自己都是由这些微观粒子构成的，既然在微观领域，有无数的实验证实了量子力学的可靠性，那么在宏观领域，它也同样应该适用。
德伊池教授说，我们每一个人也都同时存在于不同的空间中，即使我们自己意识不到这一点。实际上不仅是每一个人，包括这个地球，都有无数的“分身”，他们同时存在于无数宏大的世界中，在每一个世界中都有其特定的演变形式，所以单一世界的概念实际上是错误的。（参阅莫心海，科学家谈“多世界”的存在，http://big5.zhengjian.org/articles/2002/9/19/18581.html）
“多世界理论”认为，每一个人都同时存在于不同的空间中，即使我们自己意识不到这一点。（Getty Images）
奈米科技的发展让科学界了解微观物质的物理与化学特性与宏观世界有显着的差异，奈米粒子与宏观粒子的特性有显着差异，自然界中，也存在着种种奈米现象，让人们对生命的奥妙感到惊叹不已。
而进一步进入更微观的原子世界内，“量子”效应显现的特殊物理现象，对于人类则是更未知的领域。奇妙的是，科学家藉由量子物理，推导出多重世界存在的可能性，让人们对于物质的组成、微观空间的真相感到更加好奇。期盼在未来，我们能找到真正的答案。◇
本文转自【新纪元周刊】133期“封面故事”栏目（2009/08/06出刊）
http://mag.epochtimes.com/135/index.htm (http://www.dajiyuan.com)
