واقعیت، خیال و اخلاق در آراینده های مولکولی

 

تبادل نظرات بین ریچارد اسمالی و اریک درکسلر در دسامبر 2003 در یک شمارۀ ویژه از مجله اخبار شیمی و مهندسی[4] منتشر شد. مباحثات کوتاه بین آن‌ها ذهن من و دید بسیاری از ما که مشغول مطالعه و بررسی مسائل اجتماعی و فرهنگی در حیطه فناوری نانوبودیم را روشن کرد. برای ما هم درک علوم مقیاس نانواهمیت داشت و هم دیدگاه های محبوب درخصوص فناوری نانو، بویژه دیدگاه درکسلر.

سال ها بود که مباحثه بین درکسلر و اسمالی از کانون توجهات من خارج شده بود، اما اخیرا در ترم پاییز که مشغول تدریس مبحثی بودم، آن را به عنوان کار کلاسی به دانشجویانم واگذار کردم. دانشجویان سوالات زیادی در این رابطه مطرح کردند که نظرات درکسلر چگونه با تصویر کلان از فناوری نانو جور درمی‌آید. آن‌ها از خواندن این مباحثه احساس رضایت داشتند زیرا دانش فناوری نانو برای آن‌ها روشن‌تر شد.

مباحثه بین درکسلر و اسمالی واقعا اتفاق جالبی در تاریخ فناوری نانو است. اکنون مایلم دوباره این مباحثه را مطرح کنم تا یادآور مطالبی باشم که پانزده سال قبل باعث اختلاف نظر آن‌ها شد و همچنین اشاره‌ای کنم به اتفاقاتی که خوانندگان این مقاله ممکن است آنقدر جوان باشند که اطلاعی در این خصوص و چگونگی اتفاق افتادن آن‌ها نداشته باشند، یا اینکه آن زمان مشغله‌های مهمتری داشته‌اند. مبحث را با شمارۀ خاص مجله ساینتیفیک امریکن[5] درخصوص فناوری نانو که در سپتامبر 2001 چاپ شده است، شروع می‌کنیم. اریک درکسلر در مقاله خود با عنوان "فاز ماشینی فناوری نانو[6]" مطالبی در خصوص "توانایی ساخت اجسام با دقت مولکولی" و آینده‌ای که در آن "فرایند تولید شامل کنترل هر اتم می‌شود" عنوان کرد. او اعتقاد داشت نانوربات‌های پزشکی وجود خواهند داشت که می‌توانند "بدن را به حالت سالم و جوان برگردانند" و همچنین روش‌هایی برای دوباره زنده کردن اجسادی که فریز شده‌اند وجود خواهد داشت.

ایده‌ اصلی نظریه‌ درکسلر، یک کارخانه کوچک در مقیاس نانو با نقاله و بازوهای رباتی بود که بتوانند اتم‌ها و مولکول‌ها را به‌صورت تک به تک در موقعیت مورد نظر قرار دهند تا بتوانند یک جسم را به‌گونه‌ای که مورد نظر آراینده است تولید کنند. درکسلر این چرخه تولید را "آراینده[7]" نامگذاری کرده بود.

یک توضیح کوتاه درمورد "آراینده": معمولا آینده‌نگرها هنگامی که درمورد نانوربات‌ها صحبت می‌کنند، منظورشان ماشین‌های ریزمقیاسی است که به‌صورت مستقل در رگ‌های بدن انسان فعالیت می‌کنند. اما درکسلر و اسمالی پا را فراتر نهاده و منظورشان ابزارهای مکانیکی، مانند بازوهای رباتی بود که می‌توانند داخل آراینده‌های مولکولی فعالیت کنند.

پس از آن ریچارد اسمالی در مقاله‌ای، سطل آب سردی از واقعیت بر روی نظریۀ درکسلر ریخت. من مطمئن نیستم که آیا ویراستاران می دانستند که نظریه اسمالی ناقض نظریه درکسلر است یا خیر؟ اما این واقعیتی است که اتفاق افتاده است.

علت اصلی مخالفت اسمالی با نظریه درکسلر دو مشکل در مقیاس نانو بود؛ "مشکل انگشتان چاق[8]" و  "مشکل انگشتان چسبناک[9]". براساس نظریه "مشکل انگشتان چاق"، بازوهای رباتی یک آراینده که باید اتم‌ها را به‌صورت تک به تک حرکت دهند، باید بقدری کوچک باشند که اندازه آن‌ها دیگر قابل کاهش نباشد. اما فضای کافی در "منطقه واکنش[10]" برای فعالیت آن‌ها وجود ندارد. نظریه "مشکل انگشتان چسبناک" هم عنوان می‌کند که "اتم‌های دستان متحرک به اتم‌هایی که می‌بایست جابه‌جا شوند می‌چسبند" و در نتیجه بازوهای رباتی قادر نخواهند بود اتم‌های هدف را در زمان و مکان مورد انتظار جابه‌جا کنند.

اسمالی بیان کرد که "اینها دو مشکل مبنایی هستند" و هیچ یک از آن‌ها قابل اغماض نیست. وجود نانوربات‌های مکانیکی خود همانندساز[11] در دنیای واقعیت به آسانی ممکن نیست. همچنین نانوربات چیزی بیش از یک رویای غیرقابل تحقق آینده‌نگرها نخواهد بود." بنابراین مباحثه پایان یافت.

مباحثه بعدی در مجله اخبار شیمی و مهندسی، دو سال پس از آن انتشار یافت. اریک درکسلر در نامه‌ای سرگشاده به ریچارد اسمالی عنوان کرد: "معرفی نادرست ایده من به اذهان عمومی را تصحیح کنید.... شما تلاش کردید ایده من را با ارائه‌ای نادرست، رد کنید." آیا این یک رفتار حرفه‌ای است؟

درکسلر ادامه می‌دهد که نیازی به انگشتان چاق و انگشتان چسبناک نیست، زیرا "جانمایی مولکول‌های واکنشی نیازی به آنها ندارد."

لطفا لحظه‌ای تامل کنید. درکسلر در مقاله مجله ساینتیفیک امریکن بیان کرده بود که یک آراینده "کنترل هر اتم" را بر عهده دارد. اما در مجله اخبار شیمی و مهندسی، مفهوم کنترل مولکول‌ها، به جای کنترل اتم‌ها استفاده شد. حال به متن بحث‌ها برگردیم؛ "تلاش‌ شما جهت اغنای افکار عمومی از طریق ادعای غلطی که روی غیرممکن بودن ایدۀ من داشته‌اید، به‌طور حتم شکست خواهد خورد و باعث تخریب موقعیت همکارانتان می‌شود." این موضوع شرایط را بهتر نمی‌کند.

اسمالی به درکسلر جواب داد. اگر بازوهای رباتی یک آراینده، مولکول‌‌ها را بجای اتم‌ها، به صورت یک به یک کنترل کنند، باعث افزایش ابعاد انگشتان چاق و انگشتان چسبناک می‌شود. اما همچنان آن‌ها کنترل دقیق مولکول‌ها را مانند کنترل دقیق اتم‌ها به خوبی انجام نمی‌دهند. بازوهای مولکولی نیاز به فضایی دارند که بتوانند مولکول‌ها را تغییر دهند و باید مولکول‌ها را بدون اینکه به آنها بچسبند، در مکانی جانمایی کنند. "انگشتان دقیقا نمی‌توانند فرایندهای شیمی را با مهارت انجام دهند."

هنگامی که درکسلر دیدگاهش را از بازوهای رباتی مکانیکی به آراینده‌ها تغییر داد، "شبیه آنزیم‌ها و ریبوزوم‌ها"، اسمالی به او خاطر نشان کرد که "این ابزارها فقط می‌توانند در آب کار کنند و بنابراین نمی‌توان چیزی را ساخت که از لحاظ شیمیایی در آب ناپایدار است." اسمالی ادامه داد که "اگر این ساختار بر پایه غیرآبی است پس باید یک حوزه عظیم از علم شیمی وجود داشته باشد که برای قرن‌ها نادیده مانده است. لطفا به ما درباره این علم شیمی جدید بگویید." می‌بینیم که اوضاع هنوز هم مطلوب نیست.

درکسلر با اسمالی مخالفت کرد و طبق آخرین برنامه‌اش برای آراینده‌ها عنوان کرد که آخرین نقطه نظر اسمالی بدون پایه و اساس بوده است زیرا، "این نانوکارخانه‌ها حاوی آنزیم، سلول‌های زنده و مجموعه‌ای از نانوربات‌های خود همانندساز نیستند."

اما او دقیقا بیان نکرد که آن‌ها چه هستند. هماهنگ شدن با همۀ تغییراتی که درکسلر در دیدگاهش داد، برای من سخت است.

درکسلر مباحثه را از سرگرفت و بنابراین اسمالی نظر نهایی را عنوان کرد و نوشت "شما هنوز در یک دنیای ساختگی هستید؛ جایی‌که اتم‌ها به هر جایی که شما بخواهید می‌روند، زیرا برنامه‌های رایانه‌ای آن‌ها را برای رفتن به آنجا هدایت می‌کنند."

درکسلر همچنین از اهمیت اساسی تولید مولکولی صحبت کرد و گفت "این باید اتفاق بیفتد و قابل تاسف است که پیشرفت ایالات متحده آمریکا در تولید مولکولی با این خیالات واهی که چنین چیزی عملی نیست، کُند شده است." اما حالا سوال قدری عمیق‌تر می‌شود که چگونه می‌توان مولکول‌ها و اتم‌ها را با این دقت کنترل کرد. اگر ریچارد اسمالی می‌دانست که چه چیزی خوب است و آینده چگونه به‌نظر خواهد رسید، زمان آن می‌رسید که یکی از طرح‌های درکسلر را برای آراینده مولکولی تایید کند.

از یک سو این تبادل نظر در مورد کنترل شیمیایی اتم‌ها و مولکول‌ها در مقابل کنترل مکانیکی آن‌هاست. دیدگاه اولی بر پایه خوش‌بینی مفرط و با سرعت طرح‌ریزی شده ‌بود. انتظار می‌رفت که دیدگاه اخیر، پایه علمی بیشتری داشته باشد.

اگر شما مجبور به انتخاب یکی از آن‌ها بودید اما حق انتخاب ترکیبی از آن‌ها را نداشتید، کدامیک از دید شما پذیرفتنی بود: خوش‌بینی یا واقعیت؟ آیا هر دوی آن‌ها به اندازه کافی جذاب نیستند، هرکدام به شیوه خودشان؟

از سوی دیگر، یک سری مشاجره‌های شخصی بی‌ارزش وجود داشت؛ اینکه شما من و ایده‌ام را به‌خوبی معرفی نکردید زیرا آنچه را که من درک می‌کنم، شما نمی‌بینید. اما آنچه که شما می‌بینید یک خیال احمقانه است که هیچ پایه‌ای در واقعیت علمی ندارد.

اگر شما تمایلی به دور سوم این مباحثه دارید می‌توانید نامه‌های ارسال شده به ویراستار اخبار شیمی و مهندسی در 24 ژانویه 2004 را بخوانید، جایی‌که افراد دیگری بحث را ادامه می‌دهند.

 من شنیدم که تعدادی از دانشمندان به بحث میان درکسلر و اسمالی در اوایل 2004 واکنش نشان دادند. همه آن‌ها نانوفناور و شیمیدان بودند. آن‌ها بحث را به نفع اسمالی قضاوت کردند و دانشجویان من از این موضوع خوشحال شدند.

اما نفرات بیشتری بایستی متقاعد شوند. ریچارد اسمالی توضیحش را با بیان زیر خاتمه داد: "جوانانی در تگزاس از او خواسته بودند که سی مقاله در زمینه فناوری نانو را مطالعه کند و او ناراضی بود که می‌دید تقریبا نیمی از این مقالات، پیشگویی اریک درکسلر درمورد نانوربات‌های خود همانندساز که از انرژی روی زمین استفاده می‌کنند را قورت داده بودند! اسمالی نوشت "درکسلر با نظریات جدیدیش بچه‌های ما را ترسانده است."

 بنابراین آیا بزرگسالان نیز آنچه را که درکسلر درباره فناوری نانو می‌گفت باور کردند؟ در سال‌های 2011 و 2012 من مطالبی درباره فناوری نانو در دو کتاب که قصد داشت فناوری نانو و فیزیک را به مخاطب عام توضیح دهد، خواندم. یکی از آن‌ها "فناوری و مذهب[12]" نوشتل نرن هرزفلد [13]بود. منبع اصلی اطلاعاتش در بخش فناوری نانو، کار درکسلر بود که به‌صورت غیر انتقادی آن را ارائه کرده بود. دیگری " فیزیک در آینده[14]" نوشتۀ میکیو کاکو[15] بود. نیمی از فصل بخش فناوری نانو در این کتاب، شامل یک مرور عمومی روی موضوع بود و نیمی از آن، داستان‌ آراینده‌های درکسلر بود که او آن‌ها را همانندسازها[16] نامیده بود. او نوشته که "یک همانندساز از قوانین فیزیک تخطی نمی‌کند اما تولید بر مبنای خودچیدمانی[17] کار سختی است." هنگامی که آن مشکل حل شد کاکوس به نفع درکسلر گفته: "این ماشین قادر خواهد بود هر چیزی را خلق کند."

یکی از دغدغه‌های همیشگی من، درک مناسب افراد عادی از علم است و امیدوارم به‌گونه‌ای از علم برداشت کنند که بتوانند صاحب‌نظرهای درست، سازنده و موثر بر موضوعات علمی باشند. این موضوعی سخت است و این خواسته در حیطه فناوری نانو بسیار پیچیده است. در این مورد به‌نظر می‌رسد که اکثر دانشمندان با اسمالی بر روی مساله آراینده‌های مولکولی موافق هستند. درحالی‌که افکار عمومی که علاقه بیشتری به فناوری نانو دارند تلاش می‌کنند کنجکاوی خود را با خواندن کارهای درکسلر پاسخ دهند و شاید تعدادی از آن‌ها درک خود را به دیدگاه درکسلر از فناوری نانو محدود کنند. من بعید می دانم که هیچ نوع سیاست علمی بتواند هر دو دیدگاه را تایید کند.

 

منبع

Ch. Toumey, “Reality, fantasy and civility in molecular assemblers”, Nature Nanotechnology 13, (2018), 2–3.