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1.納米是新的物質(zhì)觀
1.1納米是對物質(zhì)世界的新認識層次
納米同Km、m、Cm一樣，是長度計量單位，它是英文"Nanometer"的中譯名"納諾米特"的簡稱，英文中的前綴"Nano"是十億分之一的意思，因此，一納米就是十億分之一米（10-9m），記作nm。這是望文生義的直接簡單解釋。但是，用這個尺度去觀察、研究和改造我們周圍一切現(xiàn)實的物質(zhì)世界，就遠不是那么的簡單了。因為我們?nèi)祟愘囈陨娣毖莸默F(xiàn)實物質(zhì)世界是太龐大、太復雜了。試想，我們用新的尺度納米（nm），去重新審視、觀察、研究如此龐大的現(xiàn)實的物質(zhì)世界該是何等的復雜。隨著研究的深入，我們相信它必將會產(chǎn)生一系列的新觀念、新思維、新科學、新技術(shù)、新方法、新工具、新產(chǎn)品和新服務造福于我們?nèi)祟愖陨怼Ｔ谶@里有必要簡要的回顧一下人類對物質(zhì)認識研究--物質(zhì)觀的演進歷史。物質(zhì)是什么組成的，是一個古老而又不衰的科學命題。人類對物質(zhì)世界的認識，一直從微觀和宏觀兩個層次進行孜孜不倦地探索研究，創(chuàng)造出現(xiàn)代物質(zhì)文明和精神文明，隨著科學和技術(shù)的發(fā)展和理論的不斷創(chuàng)新，特別是上個世紀三十年代以后，人們越來越感到僅用傳統(tǒng)微觀和宏觀兩個尺寸去研究物質(zhì)世界，顯然力不從心，缺少精致性和準確性。自從上世紀初科學界提出量子力學和相對論以后，人類對物質(zhì)世界的觀察、研究和科學實踐，從微觀和宏觀兩個方面的研究都獲得了巨大的進展。
1.1.1從微觀到妙觀
微觀層次研究已經(jīng)很深入，已進入原子核內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)了百種以上的基本粒子，隨著研究的深入，它研究的手段和裝置也越來越龐大，所花的資金也越來越多，好像離老百姓日常起居生活所需的物質(zhì)世界也越來越遠。其實不然，雖然它所從事研究的物質(zhì)世界的時空尺度極小，最小時間以10-15秒計，尺度空間以10-10m以下計，真是渺小極了，奇妙極了，這個世界離通常所說的微觀世界相去甚遠。所以在20世紀60年代關(guān)于原子模型的大討論時，我國著名科學家，受人尊敬的錢學森博士在一次談話中，提出了"妙觀"的概念，這個提法比較準確的反映了人類對物質(zhì)世界現(xiàn)今最深層次的探索研究。人類從微觀層次到妙觀層次對物質(zhì)世界的大規(guī)模研究是從第二次世界大戰(zhàn)開始的，它的探索研究極大地推動了科學技術(shù)的發(fā)展，對人類的生活產(chǎn)生了極大的影響。在這大規(guī)模研究探索過程中產(chǎn)生的一系列理論、方法、手段、工具以及發(fā)現(xiàn)的一系列新現(xiàn)象，大大的加快了人類物質(zhì)文明的歷史進程。由于妙觀層次的探究，產(chǎn)生了粒子加速器，對撞機、電子顯微鏡、原子彈、氫彈，原子能發(fā)電、高能輻射技術(shù)的廣泛應用，激光的發(fā)明等等這些直接關(guān)系人類生存和生活的事物，妙觀層次探索研究，除產(chǎn)生上述已為人們熟知的事物及影響外，還會繼續(xù)發(fā)揮它的深遠影響。
1.1.2從宏觀到宇觀
自從愛因斯坦提出相對論以后，特別是哈勃的宇宙大爆炸理論提出以后，人類對宏觀的探索研究也已經(jīng)走的更加遙遠了，已延伸到宇宙深空。它所用的時空尺度，更是涵蓋了人類目前所使用的一切時空單位，長度單位是"光年"、"億光年"，小的即妙觀層次的時空單位，它都在應用；"有"、"無"、"真空"、"煙滅"、"可見物質(zhì)"、"暗物質(zhì)"、"反物質(zhì)"、"反世界"這些玄而又玄的名詞是它用來描述宇宙世界的常用詞語。所以用傳統(tǒng)的所謂"宏觀"已經(jīng)難以包容它了。因此，科學家在討論物質(zhì)觀時提出了"宇觀"的概念。用"宇觀"研究物質(zhì)世界非常深奧，而且同"妙觀"領(lǐng)域的研究有相互交融回歸的趨勢，對一般老百姓來說，即玄又空，離現(xiàn)實生活的物質(zhì)世界太遙遠了。"宇觀"研究所用的研究工具、設備及裝置也非常龐大，所用的技術(shù)也是最先進的，費用高昂，一架哈勃天體望遠鏡耗資10億美元。雖然"宇觀"所探索的結(jié)果，提出并需驗證的理論，離我們的生活很遠，但科學家為它的探索所創(chuàng)造的技術(shù)手段、設備、產(chǎn)品和服務正在惠及人類的現(xiàn)實生活。
1.1.3微觀物質(zhì)同宏觀物質(zhì)聯(lián)系的重新認識--介觀
從微觀到"妙觀"的探索，對一般老百姓來說，太微妙。從宏觀到"宇觀"的研究，也太空玄。但它們探索研究過程中一系列技術(shù)成果已經(jīng)大大的推動了人類物質(zhì)文明的進程。同時也為人類進一步認識從原子、分子層次的微觀物質(zhì)世界同一切具體的宏觀物質(zhì)（體）世界的本質(zhì)聯(lián)系的深入探索研究提供必要的理論、方法和技術(shù)手段。應該說，正是由于科學家們對微觀物質(zhì)世界和宏觀物質(zhì)世界在"妙觀"和"宇觀"兩個方面的深層次的探索研究所積累的知識、方法和物質(zhì)技術(shù)手段，促使一些科學家回歸到對現(xiàn)實的物質(zhì)世界進行進一步的深入觀察研究。起初他們所觀察的空間尺度，從亞微米級（即100~1000nm）開始，隨著深入觀察研究，發(fā)現(xiàn)在0.1~100nm空間內(nèi)的物質(zhì)世界存在許多奇異的物理性質(zhì)。我們知道構(gòu)成一切現(xiàn)實宏觀物質(zhì)的基本單元是原子和分子。因此原子和分子是現(xiàn)實宏觀物質(zhì)的微觀起點。在0.1~100nm這樣的空間內(nèi)，存在的原子和分子為數(shù)不多，卻存在著一塊近年來才吸引一大批科學家極大興趣和探研的"處女地"，在這個研究領(lǐng)地，即不同于原子和分子這樣的微觀起點，又不同于現(xiàn)實宏觀物質(zhì)領(lǐng)域，它正好介于微觀和宏觀之間，科學家們把它稱之為"介觀物理"或"介觀"。介觀物理歷經(jīng)四十多年的發(fā)展，已有長足進展，特別是近十幾年來的高速發(fā)展，已形成了新興的科學技術(shù)，即納米科技（Nano-ST）。這是人類對現(xiàn)實物質(zhì)世界認識的深層次的回歸和把握。這也是人們對"妙觀"和"宇觀"的深究和遠探以后的現(xiàn)實回應。實現(xiàn)回歸的"介觀"將會引導人們采用技術(shù)手段師法自然，像天然植物那樣，把存在于自然界的空氣、水、無機物質(zhì)自組裝成人類生活所需要的各種各樣的物品，如糧食、纖維、各種微型機器人、計算機等等。被認為愛因斯坦之后最杰出的量子物理學家理查德·費曼，在1959年的美國物理學年會上發(fā)表《底部有很大空間》的演講，這被公認為是納米科學技術(shù)思想的來源。他在這篇演講中所做的驚世預言"至少依我來看，物理學的規(guī)律不排除一個原子一個原子地制造物品的可能性"，將會變成現(xiàn)實。
2.納米是社會實踐體系
納米，不僅僅在于它把人類對現(xiàn)實物質(zhì)世界的認識推進到介觀物理層次，在認識論上提高到更新水平。更重要的是，它比歷史上任何新發(fā)現(xiàn)都要快的速度，僅僅十幾年的時間特別是這二三年內(nèi)就轉(zhuǎn)化為廣泛的社會實踐，有相當一部份已經(jīng)轉(zhuǎn)化為社會現(xiàn)實的生產(chǎn)力。
2.1 掀起廣泛深入的科學實踐活動
1981年IBM公司蘇黎世研究所的兩位科學家，G·賓尼格和H·洛勒發(fā)明了掃描隧道顯微鏡（STM）。這是一種基于量子隧道效應原理的新型高分率顯微鏡，它能以原子級的空間尺度來觀察宏觀塊體物質(zhì)表面上的原子和分子的幾何布和狀態(tài)分布，確定物體局部區(qū)域的光、電、磁、熱和機械特性，人們還可以用它來實時測量物體表面的三維空間形貌，還可以用它來在物體表面上刻劃納米級的微細線條，以及搬運一個個原子和分子。這就為實現(xiàn)人們長期追求的直接觀察和操縱一個個原子和分子的愿望，提供了有力的工具。它的發(fā)明非同小可，為人類進入納米世界創(chuàng)造了基礎(chǔ)性的技術(shù)條件。為此，這項發(fā)明獲了1986年度的諾貝爾物理學獎。它的發(fā)明大大地推動了納米空間尺度的科學實踐活動，加快了納米科學技術(shù)的形成。納米尺度空間的奇異現(xiàn)象，引起各領(lǐng)域科學家的廣泛興趣。各領(lǐng)域的科學家、工程技術(shù)專家結(jié)合本領(lǐng)域的特點，紛紛進行對本領(lǐng)域的納米尺度的深入觀察和試驗研究，極大的推進了納米科學和技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)在，納米科學技術(shù)已經(jīng)形成為高度交叉的綜合性科學技術(shù)，包括物理學、化學、材料科學、生物學、醫(yī)學和電子學等。它不僅包含以觀察、分析和研究為主線的基礎(chǔ)學科，同時還包括同人類生產(chǎn)、生活息息相關(guān)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的納米科學應用的納米工程與加工學為主要內(nèi)容的納米技術(shù)科學。因此，納米科學與技術(shù)是一個融科學前沿和高技術(shù)于一體的完整的科學技術(shù)實踐體系。
2.2 各國政府紛紛納入戰(zhàn)略規(guī)劃
人類歷史上的任何科學發(fā)現(xiàn)，都沒有像納米科學技術(shù)那樣受到各國政府的如此重視，并如此快的做出反應，做出戰(zhàn)略安排。美國、英國、法國、德國、中國、日本、歐盟、俄羅斯等主要國家?guī)缀敉瑫r提出了國家級的納米科技的戰(zhàn)略規(guī)劃。這在歷史上是絕無僅有的。說明，納米學科的科學實驗及其向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移，對推動國民生產(chǎn)和社會發(fā)展，保障國家安全和造福人民的重要性，各國之間已成共識，并付之以行動。當然，各國的情況不同規(guī)劃有異，各有側(cè)重。我國除已有國家級的《中國國家納米技術(shù)發(fā)展綱要》以外，各級政府積級參與規(guī)劃，目前已有十余個?。ㄊ校┲朴喠耸〖壖{米規(guī)劃。如京、津、滬、東北三省，江、浙、皖、粵、湘、鄂、陜、晉、等省市均有相應的規(guī)劃安排。
2.3 納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實踐
納米科學技術(shù)的發(fā)展離不開科學家們的基礎(chǔ)研究，有賴于科學家們的工程化開發(fā)的試驗研究，也離不開政府的創(chuàng)導扶持，但目的是為了使納米科技轉(zhuǎn)化為社會現(xiàn)實生產(chǎn)力，最終轉(zhuǎn)化為納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實踐?？上驳氖牵@兩年我國的納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實踐正在蓬勃健康的發(fā)展。其主要特點是，與以往的刮風，大不相同，發(fā)展是健康的，表現(xiàn)在四個方面。
2.3.1 資本參與
資本是任何科學技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的催生婆。納米科學技術(shù)同歷史上其它科技新發(fā)現(xiàn)不同，它出現(xiàn)不久，就強烈地吸引了社會資本的積極關(guān)注。改革開放以來，我國經(jīng)濟取得了令世人矚目的成就，積累了巨大的民間資本。資本的天性是積極尋求投資機會，以保其增值的可能性。早在二十世紀九十年代中期，中國科學院系統(tǒng)的有關(guān)研究所，在納米技術(shù)上取得了一些可喜的成果，立即引起我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)民間資本的注意。1997年浙江省舟山市的一家不大的企業(yè)就同中國科學院固體物理研究所合作開發(fā)納米氧化硅粉體材料。我市一家企業(yè)積極同中國科學院冶金研究所商洽合作開發(fā)納米氧化硅、碳化硅陶瓷粉體材料，后來因故中止。到1999年，關(guān)于納米科技的消息不斷見諸于報端、納米技術(shù)猶如一夜春風吹遍神州大地，極大的激發(fā)了資本的沖動。"納米"一時成為資本市場上的投資熱點話題，"納米"成為同.com一樣成為股市炒作對象，當然，靠人為的炒作，是炒作不出一個納米產(chǎn)業(yè)來的。但是，有一點可以肯定，納米技術(shù)引起資本市場的關(guān)注，能引發(fā)它的炒作的本身，就是一個好兆頭。納米科技的市場前景吸引了我國上市公司的注意。目前已有武漢塑料、蘇威孚、小鴨電器、愛建股份、億安科技、美菱、海爾……等，50家左右上市公司直接或間接介入該領(lǐng)域。這是一個好事，這意味著，我國的納米科技將會融入廣闊的資本海洋。水可以載舟也可以覆舟，就看我國的納米技術(shù)是否過硬，是否經(jīng)得起市場的洗禮。
2.3.2 企業(yè)積極
這幾年，我國以納米材料及其應用為目標的企業(yè)，雨后春筍般的涌現(xiàn)。1995~1997年，我國從事納米材料生產(chǎn)開發(fā)的企業(yè)約有20多家，1997~1999年，增加到70多家，到2000年7月又增加到100多家，截止到2001年5月底猛增到320多家，其中以"納米"字樣注冊的企業(yè)近60家，社會投入資金約30億元。已有50家上市公司涉足納米科技領(lǐng)域，這將為納米技術(shù)的發(fā)展籌集更多的社會資本開辟更廣闊的渠道。 我國納米企業(yè)在地域分布上，已基本形成以北京和天津為中心的京津地區(qū)，以上海為中心的長江三角洲地區(qū)和以廣深為中心的珠江三角洲地區(qū)的三大納米材料和納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)帶，這三個地區(qū)的納米企業(yè)數(shù)占全國80%左右。
2.3.3良好的輿論環(huán)境
納米科技、信息技術(shù)和生物技術(shù)是二十一世紀的三大戰(zhàn)略性的科技，當然引起輿論界的密切關(guān)注。 1998年以前，除少數(shù)從事納米科技研究及科技管理者外，對絕大多數(shù)群眾來說，還是一無所知的。到1999年下半年以后，特別是2000年以后，才為廣大群眾所知曉，并在我國很快形成"納米熱"。這是與報章、雜志、電視廣播、互聯(lián)網(wǎng)等媒體的廣泛報導宣傳分不開的。值得欣慰的是，這些報導宣傳不是一味的迎合受眾的心理需求，而是實事求是，既有普及性宣傳，又有深層的專題報導；既宣傳納米科技的美好前景，又指出當前存在的主要問題和障礙；既報導納米產(chǎn)品的新成果，也揭露包治百病的"納米水"之類的偽納米、偽科學的害群之馬；既有防止惡炒納米的提醒和忠告，也有為保障納米產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的建言獻策等等。以上是一般媒體所傳播的信息。在互聯(lián)網(wǎng)上，關(guān)于納米的信息即更是精彩紛呈，納米網(wǎng)站、網(wǎng)頁非常豐富。其內(nèi)容更是涉及納米科技的方方面面，既有有關(guān)納米科技的發(fā)展動態(tài)趨勢又有豐富的內(nèi)容數(shù)據(jù)庫；上網(wǎng)者既可以作為求知者的身份索取所需的納米信息，也可以作為納米科技參與者的平等身份參加有關(guān)納米問題的討論，可以質(zhì)疑，可以解惑，可以提出求助。所有這些，為納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展提供透明、快捷、社會化和全球化的輿論環(huán)境和信息環(huán)境。這是人類歷史上任何新發(fā)現(xiàn)、新發(fā)明，在其成長過程中，企求而又從未遇到過的良好的輿論和信息環(huán)境。
2.4 受惠于人文關(guān)懷的納米科技
上個世紀，科學發(fā)現(xiàn)和發(fā)明為人類創(chuàng)造了前所未有的物質(zhì)文明，同時也給地球村帶來了人口、資源、環(huán)境三大問題，給人類自己提出了對科學發(fā)展的重新審視。發(fā)現(xiàn)人類太迷戀于改造自然的能力，忘掉了一百多年以前我們的先師馬克思、恩格斯曾提示過的"自然界對人類懲罰"的忠告。當上個世紀初諾貝爾化學獎授予六六六農(nóng)藥的發(fā)明者不久，人們發(fā)現(xiàn)六六六不僅毒殺農(nóng)作物的害蟲，同時也殃及大量益蟲和高等動物。由于它的長期使用，使害蟲產(chǎn)生抗藥性，使用的劑量越來越大，形成抗藥性與加大劑量的惡性循環(huán)，直到最后根本不頂用。更可怕的是，由于六六六的化學結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，很難在自然界降解，在自然界形成大量的積累，通過生物鏈的傳遞，嚴重地危及人類自身。同樣，獲得諾貝爾化學獎的青霉素的發(fā)明，導致形成了巨大的抗菌素產(chǎn)業(yè)，它的全球化的大規(guī)模濫用，也已經(jīng)嚴重地危及人類自身的安全。生物武器、原子彈、氫彈這些大規(guī)模殺傷性武器的大量生產(chǎn)和儲存對人類生存的危害，這些歷史事實，提供人們對科學發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的理性思考，使一些科學家、人文學者和有識之士及政要們進行廣泛深入的反思，傾注以熱忱的人文關(guān)懷。上個世紀六十年出現(xiàn)，現(xiàn)在正成為世界性的"綠色和平"運動，就是這種反思和人文關(guān)懷的例證。人類的二十一世紀，將是比過去的二十世紀更加理性的世紀，將對人類自身的任何重大發(fā)明創(chuàng)造傾注以更及時更全面的審視和人文關(guān)懷。人們在關(guān)注這些重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和創(chuàng)造，為解決人類所面臨的人口、資源、環(huán)境三大基本問題做出貢獻的同時，也會以審慎的態(tài)度對待這些重大發(fā)明和創(chuàng)造可能造成的負面影響，防止它的濫用危及人類自身的安全，防止由于它的濫用顛覆人類的基本道德和倫理關(guān)系。在世紀之交，本世紀初，我們有幸看到人類理性審視及人文關(guān)懷的力量正在發(fā)揮作用。當有的科學家提出搞"克隆人"設想時，就遭到輿論的普遍反對，現(xiàn)在已經(jīng)有不少國家制訂了不允許"克隆人"的相關(guān)法案。我國政府也明確提出不允許"克隆人"的試驗。納米技術(shù)、信息技術(shù)和生物技術(shù)是人類二十一世紀的三大基本戰(zhàn)略技術(shù)。作為信息技術(shù)和生物技術(shù)的共同基礎(chǔ)的納米科學技術(shù)，當然受到廣泛的人文關(guān)懷。例如，美國在2000年提出的"國家納米技術(shù)創(chuàng)議"（NNI）中，就把納米技術(shù)發(fā)展過程可能涉及的"倫理、法律和社會影響及教育培訓"等方面的問題，列為重點支持的研究方面。這表明，美國政府對納米技術(shù)發(fā)展的進程中予以人文關(guān)懷的理性態(tài)度，并在計劃安排立項和經(jīng)費上予以支持。其實，在英、德、法、歐各國的納米技術(shù)戰(zhàn)略計劃中都有相應的體現(xiàn)。我國也有相應的打算，而且一些科學家、哲學家、法律工作者、人文學者、輿論界等有識之士，已經(jīng)行動起來，紛紛發(fā)表意見，從各自的角度來審視納米技術(shù)。例如，中國社會科學院哲學所薛華研究員，就納米技術(shù)的哲學問題發(fā)表談話認為，對于納米技術(shù)，公眾有"科技知情權(quán)"，"我們每個人有權(quán)利、有義務去了解科技發(fā)展的新動態(tài)，從而能夠估量它們對于我們?nèi)祟愑惺裁蠢Α?/span>"華南理工大學高聚物結(jié)構(gòu)與改性研究室主任、博士生導師龔克成，提出了"納米科技的反環(huán)保傾向"的警告。這是納米科學技術(shù)事業(yè)之幸，也是至健康發(fā)展的人文關(guān)照和保障。