20世紀後半期,科學家費因曼和德雷克斯勒開啟了納米科學的先河。他們說,自古以來人們製造物品的方法都是「自上而下」的,是用切削、分割、組合的方法來製造。那麼,為什麼我們不能「自下而上」呢?可以設想製造這樣的納米機器人,它們能大量地自我複製,然後它們去分解灰塵的原子,再把原子堆砌成肥皂和餐巾紙。這時,生命和非生命、製造和成長的界限就模糊了,互相滲透了。
這當然是一個美好的設想,可惜其中有一個重大的缺陷——當納米機器人大量複製時,當它們把原子堆砌成肥皂和餐巾紙時,它們所需的程序指令從何而來?毫無疑問,這個指令仍是自上而下的,因此就形成宏觀世界到納米世界的信息瓶頸。這個瓶頸並非不能解決,但它會使納米機器人大大複雜化,使自下而上的堆砌繁瑣得無法進行。
有沒有簡便的真正自下而上的方法?有。自然界有現成的例子——生命。即使最簡單的生命,如艾滋病毒、大腸桿菌、線蟲、蚊子,它們的構造也是極複雜的,遠遠超過汽車、電視機等機器。但這些複雜體卻能按DNA中暗藏的指令,自下而上的建造起來。這個過程極為高效和低廉。想想吧,如果以機械的辦法造出一架功能不弱於蚊子的微型直升機,需要人們做出多麼艱巨的努力!付出多少金錢!而蚊子的發育呢,只需要一顆蟲卵和一池污水就行了。
由於生命體的極端複雜和精巧,人們常把它神秘化,認為它只能是上帝所創造,認為生命體的建造過程是人類永遠無法破譯的黑箱。實際上並非如此,只要用還原論的手術刀去剖析它,就會發現它也是一種自組織過程,僅此而已。宇宙中的一切都是由自組織形成:宇宙大爆炸形成的夸克;宇宙星雲中產生的星體;地球岩石圈的形成;石膏和氯化納的結晶;六角形雪花的凝結;等等等等。宇宙中的四種力:強力、弱力、電磁力和引力是萬能的粘合劑,是它們促使複雜組織能自發地建造。
生命也是一種自組織,不過是高層面的自組織。兩者的區別在於:非生命物質自組織過程是不需要模板的,或者說它也要模板,但這種模板很簡單,宇宙中無處不有。所以,太陽和100億光年外的恆星可以有相同的成長過程;巴納德星系的行星上如果飄雪花,它也只能是六角,絕不會是五角。而生命體的自組織需要複雜的模板,它們只能產生於難得的機緣和億萬年的進化。但不管怎麼說,生命體的建造本質上也是一種物理過程,是由化學鍵(實質上是電磁力)驅使原子自動堆砌成原子團,原子團變形、拓展、翻捲,直到生命體建造出來。
想造一台微型直升機嗎?假如我們找到類似蚊卵的模板(當然不需要吸血功能),讓它孵化、發育……這個工作該多麼簡單!
不過,以蛋白質為基礎的生命體有致命的弱點:它太脆弱,不耐熱,不耐凍,不耐幅射,壽命短,強度低,等等。那麼,能否用硅、錫、鈉、鐵、鋁、汞等金屬原子,依照生命體的建造原理,「自下而上」地建造出高強度的納米機器,或納米生命呢。
經過30年的摸索,我想我已製造了硅錫鈉生命的最簡單的模板。
也許我確實有科學的慧根,我馬上被這篇樸實的文章吸引住了。它剖析了複雜的大千世界,輕鬆地抽出清晰的脈絡。尤其是結尾那句簡短的、平淡的宣佈,縱然是科學的外行,也能掂出它的份量。一種硅錫鈉生命的模板!一種高強度的,完全異於現有生命形式的新生命!可以斷定,我將得到的遺產肯定與之有關。
我立即打電話給何律師,直截了當地問他:「何律師,那種硅錫鈉生命是什麼樣子?現在在哪兒?」
何律師在電話中大笑道:
「沙女士的估計完全正確!她說你會打電話來的。還說如果你不打來電話,律師就可以中斷工作了。她沒看錯你。來吧,我領你去,那種新型生命在她的私人實驗室裡。」
沙女士的試驗室在城郊的一座小山坡上,是一幢不大的平房,屋內有兩名工作人員正在安靜地工作。何律師引我參觀著各屋的設施,耐心解釋著,他說,給沙女士當了10年律師,我已成半個納米科學家啦。他領我到實驗室的核心——所謂的生命熔爐。四周是厚厚的磚牆,打開堅固的隔熱門,灼熱的氣浪撲面而來,裡面是一個約有100平方米的大熔池,暗紅色的金屬液在其中緩緩地湧動。看不到加熱裝置,大概藏在熔池下面吧。透過熔池上方因高熱而畸變的空氣,能看到對面牆上有一個巨大的金屬蝕刻像,那當然是沙午女士了。她默默俯視著下面灼熱的熔池,目光慈愛,又透著蒼涼,就像遠古的女媧看著她剛用泥土摶成的小人。
何律師告訴我,這是些低熔點金屬(錫、鉛、鈉、汞等)的混合熔液,其中散佈著硅、鐵、鉻、錳、鉬等高熔點物質,這些高熔點物質尺寸為納米級,在熔液中保持著固體形態。我們的變形蟲——即沙女士說的新型生命——正是以這些納米級固相原子團為骨架,俘獲一些液相金屬而組成的。熔池常年保持在490℃正負85℃的範圍,這是變形蟲最適宜的生存環境。「現在,看看它們的真容吧。」
他按一下按鈕,側面牆上映出圖像。圖像大概是用X光層析技術拍的,畫面一層層透過液體金屬,停在一個微小的異形體上。從色度看,它和周圍的液體金屬幾乎難以區分,但仔細看可以看出它四周有薄膜團住。它努力蠕動著,在粘稠的金屬液中緩緩地前進,形狀隨時變化,身後留下一道隱約可見的尾跡,不過尾跡很快就消失了。
「這就是沙女士創造的變形蟲,是一種納米機器,或納米生命。在這個尺度的自組織活動中,機器和生命這兩個概念可以合而為一了。」何律師說,「它的尺度有幾百納米,能自我複製,能通過體膜同外界進行新陳代謝。不過它吃食物只是為了提供建造身體的材料(尤其是固相元素),並不提供能量。它實際是以光為食物,體膜上有無數光電轉換器,以電能驅動它體內的金屬『肌肉『進行運動。」
我緊緊盯著屏幕,喃喃地說:「不可思議,真正不可思議!」
「是啊,和地球上的生命完全不同。它的死亡和繁衍更離奇呢。一隻變形蟲的壽命只有12-16天,在這段時期,它們蠕動、吞吃、長大,然後蜷成一團,使外殼硬化,在硬殼內的物質發生『爆滅『,重新組合成若干只小變形蟲。至於爆滅時生命信息如何向後代傳遞,沙女士去世前還未及弄清。」
「它們繁殖很快嗎?」
「不快,金屬液中的變形蟲達到一定密度時,就會自動停止繁殖。我想其內在原因是合適的固相材料被耗盡了。看!快看!鏡頭正好捕捉到一隻快要爆滅的變形蟲!」
屏幕上,一隻變形蟲的外殼顯然固化了,在周圍緩緩湧動的金屬液中,它的形狀保持不變。片刻之後,殼體內爆發出一道電光,隨之殼內物質劇烈翻動,又很快平靜下來,分成四個小團。然後硬殼破裂,四隻小變形蟲扭轉著身體,向四個方向緩緩遊走。
我看呆了,心中有黃鐘大呂在震響,那是深沉蒼勁的天籟,是宇宙的律動。我記得有不少科學家論述過生命的極限環境,但誰能想到,在500℃的金屬液中,會有一種金屬生命,一種不依賴水和空氣的生命?這種生命模板的合成是多麼艱難的事,那應該是上帝10億年的工作,沙姑姑怎麼能在幾十年的研究中就把它創造出來?我瞻望著她的雕像,心中充滿敬畏。何律師關上隔熱門,領我回辦公室。他說:
「這種生命還相當粗糙,它體內光電轉換器的效率還不如普通的太陽能板呢。沙女士說,經過一代代進化後,它們也會像地球生命一樣精巧,不過那肯定是幾億年以後的事了。至少在我接手後的5年裡,這些慢性子的傢伙們沒有一點兒變化。」
我問:「這是私人實驗室?得不到政府的支持?」
「對,至於原因——我想你能猜到。從實用主義觀點看,這種研究恐怕在幾千萬年內毫無價值。沙女士開始研究時,原是想創造某種能耐高溫、有實用價值的納米機器人。她搞出了這種小變形蟲,但一直沒有為它找到實際用途。沙女士去世後,委託我用她的財產維持生命熔爐的運轉,不過,這筆資金很快就要告罄了。」
他看看我,我看看他,我們都知道這句話的含意。沙女士留給我的,實際是一筆負資產,我一旦接下,就要向這座熔爐投入大量的資金,直到用盡家財。然後……然後該怎麼辦?再去尋找一個像我這樣易於被感動的傻瓜?
但不管怎樣,我無法拒絕。這些生命儘管粗糙,終究已脫離物質世界,它們是妙手偶得的孤品,如果生存下去,也許能復現地球生命的絢麗。我怎忍心讓它們因我而死呢。童年的科學情結忽然復活了,就像是一泓春水悄悄融化著積雪。我歎口氣:「何律師,宣佈遺囑吧。」
「啊,不,」何律師笑道:「遵照沙女士的規定,還有第二道程序呢。請你先看完這封信吧。」
他從皮包中掏出一件封固的信,鄭重地遞給我。我狐疑地接過來,撕開。信箋上用手寫體簡單地寫著兩行字,其內容是那樣驚世駭俗:
「致我的遺產繼承人:
真正的生命是不能圈養的,太陽系中正好有合適的放養地——水星。「
我呆住了。我瞠目結舌,太陽穴的血管彭彭跳動。那個狡猾的律師似笑非笑地看著我,他一定料到了這封信對我的震撼。是啊,與這兩行字相比,此前我看到的一切還值得一提嗎?