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、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、高能輻射技術的廣泛應用，激光的發(fā)明等等這些直接關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，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)就轉化為廣泛的社會實踐，有相當一部份已經(jīng)轉化為社會現(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)造了基礎性的技術條件。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的形成。納米尺度空間的奇異現(xiàn)象，引起各領域科學家的廣泛興趣。各領域的科學家、工程技術專家結合本領域的特點，紛紛進行對本領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的發(fā)展。現(xiàn)在，納米科學技術已經(jīng)形成為高度交叉的綜合性科學技術，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學科，同時還包括同人類生產(chǎn)、生活息息相關的傳統(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)容的納米技術科學。因此，納米科學與技術是一個融科學前沿和高技術于一體的完整的科學技術實踐體系。
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，各有側重。我國除已有國家級的《中國國家納米技術發(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 納米技術的產(chǎn)業(yè)化實踐
納米科學技術的發(fā)展離不開科學家們的基礎研究，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化為社會現(xiàn)實生產(chǎn)力，最終轉化為納米技術的產(chǎn)業(yè)化實踐?？上驳氖?，這兩年我國的納米技術的產(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產(chǎn)業(yè)化的催生婆。納米科學技術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)的有關研究所，在納米技術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，關于納米科技的消息不斷見諸于報端、納米技術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，納米技術引起資本市場的關注，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域，這將為納米技術的發(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、信息技術和生物技術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構穩(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懷。人們在關注這些重大發(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"的相關法案。我國政府也明確提出不允許"克隆人"的試驗。納米技術、信息技術和生物技術是人類二十一世紀的三大基本戰(zhàn)略技術。作為信息技術和生物技術的共同基礎的納米科學技術，當然受到廣泛的人文關懷。例如，美國在2000年提出的"國家納米技術創(chuàng)議"（NNI）中，就把納米技術發(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發(fā)展的進程中予以人文關懷的理性態(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。例如，中國社會科學院哲學所薛華研究員，就納米技術的哲學問題發(fā)表談話認為，對于納米技術，公眾有"科技知情權"，"我們每個人有權利、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構與改性研究室主任、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。這是納米科學技術事業(yè)之幸，也是至健康發(fā)展的人文關照和保障。
