Moj prijatelj umjetnik često zastupa stav s kojim se ja ne slažem u potpunosti. On podigne cvijet i kaže: “Pogledaj kako je lijep!” U tome se slažemo. Ali, on nastavlja: “Vidiš, ja kao umjetnik mogu vidjeti njegovu ljepotu, ali ti kao znanstvenik sve to rastavljaš na dijelove…” Za početak, ljepota koju on vidi dostupna je i meni i drugima. Možda ne posjedujem njegovu estetsku profinjenost, ali svakako mogu cijeniti ljepotu cvijeta. No, ja u cvijetu istovremeno vidim puno više nego on. Mogu zamisliti njegove stanice i složene procese koji se u njemu odvijaju i koji posjeduju vlastitu ljepotu. Želim reći da ljepota nije vidljiva samo u dimenziji jednog centimetra; ona postoji i u manjim dimenzijama, unutar same strukture cvijeta. Richard P. Feynman (1999.)
Neki smatraju da početak nanotehnologije predstavlja koncept o teoriji složenih automata (Theory of Self-Reproducing Automata) koji je krajem četrdesetih godina prošlog stoljeća osmislio fizičar John von Neumann. Međutim, tek je tijekom predavanja održanog 1959. godine teorijski fizičar Richard Feynman izjavio: “Kako ja to vidim, principi fizike ne isključuju mogućnost manipuliranja materijom atom po atom.”
Pojam “nano” odnosi se na dimenziju 10-9, odnosno 0,000000001 metra, što znači milijarditi dio metra ili milijunti dio milimetra.
Nanodimenzija
Pojam “nanotehnologija” široko se koristi za označavanje znanstvenih i tehnoloških disciplina koje se primjenjuju na razini nanodimenzija. Radi se o manipulaciji molekularnim strukturama i pojedinačnim atomima. Ukratko, to otvara mogućnost proizvodnje materijala i strojeva preraspoređivanjem atoma i molekula.
Nanoznanost proučava atome, molekule i objekte čije se dimenzije mjere na nanoskali (1–100 nanometara).
Ono po čemu se nanoznanost razlikuje od drugih znanosti jest to što na nanoskali dolaze do izražaja svojstva – poput kvantnomehaničkih i termodinamičkih – koja se ne opažaju na makroskopskoj skali. Umjesto proučavanja materijala u cjelini, znanstvenici istražuju pojedinačne atome i molekule.
Nanoznanost i njezina konkretna primjena u nanotehnologiji nude nove, revolucionarne mogućnosti. Charles Vest, nekadašnji predsjednik MIT-a (Massachusetts Institute of Technology), govorio je o drugoj industrijskoj revoluciji potaknutoj tim novim perspektivama.
Ova nova industrijska revolucija mogla bi, primjerice, omogućiti bolji uvid u svojstva pojedinih molekula, a potom i njihovo precizno kombiniranje radi stvaranja novih, “pametnih” materijala koji su sposobni reagirati na podražaje iz okoline i mijenjati se u skladu s njima. Pomoću biosenzora mogli bi se dosegnuti novi horizonti u medicinskoj tehnologiji: dijagnostici, liječenju i prevenciji bolesti.
Molekularnom nanotehnologijom mogli bi se reducirati troškovi proizvodnje i znatno smanjiti potrošnja energije te osmisliti brojna ekološka rješenja, od jednostavnih filtera za pročišćavanje vode, tog temeljnog i sve oskudnijeg resursa, do sprječavanja onečišćenja vodnih resursa ili poboljšanja učinkovitosti solarnih panela i skladištenja energije. Također, njome bi se omogućio razvoj cjenovno pristupačnih novih tehnologija za pohranu i obradu podataka, što bi pomoglo u premošćivanju digitalnog jaza, uz još mnoge druge mogućnosti primjene.
Bez sumnje, primjena ove tehnologije nije lišena potencijalnih opasnosti, poput nanokontaminacije. Budući da djeluje na molekularnoj razini, opasnost može biti daleko složenija nego na makrorazini. Ipak, s obzirom na goleme mogućnosti koje nudi, mnoge vlade već ulažu znatna sredstva u razvoj nanoznanosti i nanotehnologije.
Nanodimenzija je poput putovanja u nove i nepoznate svjetove, ne zato što su udaljeni, već zbog njihove veličine. U ovom članku istražit ćemo odnos između nanodimenzije i života. Pritom ćemo krenuti od jednog pitanja koje se čini vrlo jednostavnim, ali je zapravo prilično složeno.
Što je život?
Prvi važan korak jest razlikovati život od živih bića. Iako je jasno da živa bića sudjeluju u životu, ona nisu isto što i život. Premda se to može činiti trivijalnim, riječ je o temeljnoj razlici. Upravo se zato, primjerice, pri istraživanju i traganju za životom na drugim planetima zapravo traga za živim bićima, jer se živa bića i život poistovjećuju.
U drevnom Egiptu hijeroglif koji se čita kao ankh označavao je “život”, a simbolički je predstavljao bakreno zrcalo. Naime, prema staroegipatskom svjetonazoru, život je univerzalna stvarnost koja se zrcali u živim bićima – biće je živo onoliko koliko je zrcalo života. Stoga Hermes Trismegistos kaže: “Zar ne znaš, Asklepije, da je Egipat slika neba na zemlji?” To je bio ideal te veličanstvene civilizacije: biti ogledalo neba na zemlji kako bi se integrirala u univerzalni život.
Prema staroegipatskom svjetonazoru, život je univerzalna stvarnost koja se zrcali u živim bićima.
Definicija života koju predlaže biolog Nasif Nahle glasi: “Život je kvantno stanje energije (skup energetskih položaja i kretanja) koje organizira obične čestice u strukture sposobne hvatati energiju iz okoline kako bi se odgodilo povećanje njihove lokalne entropije.” U ovoj definiciji postoji nešto vrlo zanimljivo: sposobnost života da odgodi porast lokalne entropije. Drugi zakon termodinamike govori o porastu entropije. U svojoj knjizi Sinkronicitet David Peat navodi: “Budući da je entropija mjera nereda, nasumičnosti i nedostatka povezanosti među stvarima, drugi zakon ukazuje na to da će sustav, prepušten sam sebi, postupno prestati funkcionirati, raspasti i dezintegrirati se u nered i kaos.”
Prema teoriji nobelovca Ilje Prigožina, život može nastati i iz tog stanja neravnoteže: “U ravnoteži materija je slijepa, dok u uvjetima neravnoteže ona opaža korelacije – materija vidi. Sve to vodi do paradoksalnog zaključka da je neravnoteža izvor strukture. Neravnoteža je poveznica između čiste i primijenjene znanosti, iako su primjene tih spoznaja na tehnologiju tek na početku. Sada počinjemo shvaćati da je život vjerojatno rezultat evolucije koja napreduje prema sve složenijim sustavima. Doduše, točan mehanizam koji je doveo do nastanka prvih molekula sposobnih za reprodukciju ostaje nepoznat. Priroda koristi neravnotežu za stvaranje svojih najsloženijih struktura. Život posjeduje zadivljujuću tehnologiju koju vrlo često ne uspijevamo razumjeti.”
Prema sistemskom gledištu Fritjofa Capre, život je međudjelovanje sastavnih dijelova: “Sistemski pristup promatra svijet kroz odnose i integraciju. Sustavi su integrirane cjeline čija se svojstva ne mogu svesti na svojstva manjih jedinica. Umjesto usredotočenosti na ‘gradivne elemente’ ili osnovne tvari, sistemski pristup ističe temeljna načela organizacije.”
U suvremenoj znanosti se pojam života više odnosi na vrstu reda i organizacije te međuodnosa njegovih dijelova nego na samu materiju. Drugim riječima, očitovanje života ovisi o prirodi te organizacije i unutarnjih veza.
Koristeći grčki pojam kozmos, koji možemo definirati kao inteligentan i umu shvatljiv poredak, tradicija je ono što je veće od čovjeka nazivala makrokozmosom, a ono manje mikrokozmosom. Takva je klasifikacija očito relativna jer je prilagođena mjerilu čovjeka te stoga nije istinski znanstvena.
Paradoks je u tome što postoji upečatljiva podudarnost između tog relativnog gledišta i samog pojma života. S određenom sigurnošću uočavamo veze koje oblikuju život u svemu što je blisko mjerilu čovjeka. U onome što je veće od nas vidimo veze koje čine ekosustav, a neki, poput Jamesa Lovelocka u Teoriji o Gaji, vide naš planet kao živo biće. U onom najmanjem, na staničnoj razini, uspijevamo shvatiti veze koje oblikuju život. No, na još nižim razinama, molekularnoj i atomskoj, te nam veze postaju nejasne.
Nije logično pretpostaviti da veze koje oblikuju život postoje samo na ljudskoj razini i u njoj bliskim razmjerima. Ljudsko se znanje više odnosi na našu perspektivu stvarnosti nego na samu stvarnost. Referirajući se na fiziku, Niels Bohr je izjavio: “Fizika se ne bavi time kakav svijet jest, već onime što možemo reći o svijetu.”
Ako znanost više odražava našu predodžbu o svijetu nego samu stvarnost, logično je da možemo zamijetiti samo veze koje postoje unutar granica ljudskog shvaćanja, dok nam one druge izmiču.
Nanoznanost nam nudi priliku da prodremo u najmanje dimenzije, upravo tamo gdje nam izmiču veze koje tvore život. Pomoću nanotehnologije možemo steći sposobnost manipuliranja atomima i molekulama. Riječima Erica Drexlera, koji se smatra ocem nanoznanosti: “Poredani na jedan način, atomi čine zrak, zemlju, vodu. Poredani na drugi način, atomi tvore prekrasne svježe jagode.”
Nanoznanost će vjerojatno razviti mogućnost manipuliranja molekulama, modificiranja materijala i stvaranja nanouređaja koji bi mogli biti iznimno korisni u rješavanju brojnih problema u različitim područjima. Međutim, isto je tako izgledno da bi takva manipulacija mogla izazvati neravnoteže na mikrorazinama, koje mogu dovesti do novih problema i oblika onečišćenja.
Iz ljudske perspektive stvarnosti shvatili smo, premda pomalo kasno s obzirom da je već učinjena velika i nepovratna šteta, važnost životnih veza unutar ekosustava. Činjenica je da ništa nije neovisno o svom okolišu te da njime ne možemo upravljati po svojoj volji, a da pritom ne ugrozimo okruženje u kojem se razvija ljudski život.
Antropocentrizam koji je obilježio našu kulturu, promatranje čovjeka kao vrhunca stvaranja, a prirode kao igračke koju možemo koristiti kako god poželimo, nije prikladan za formiranje teorijskog okvira koji bi nam omogućio odgovorno upravljanje suvremenom tehnologijom.
Nije razumno zaustavljati znanstveni napredak i mogućnosti koje on otvara, no potrebno je usvojiti filozofiju koja nam omogućuje otkrivanje nevidljivih veza Života. Tada će se dostignuća znanosti moći koristiti za dobrobit čovječanstva, umjesto da postanu još jedan instrument ljudske ambicije, što je jedno od najgorih zala jer dovodi do gubitka svakog osjećaja za mjeru.
Problem, dakle, nije u napretku znanosti, već u filozofiji odvojenoj od prirode. Filozofija klasične tradicije približava čovjeka prirodi, odnosno potiče ga da bude prirodniji, a time i pravedniji, bolji i iskreniji.
Autor: Leonardo Santelices
Sa španjolskog preveo: Franco Špigić
