【化學奇境】離開廢鐵鎮:前進分子機械

■ 為何今天要勞動凱麗小姐出馬呢?因為九〇年代的日本科幻漫畫巨著《銃夢》,可能是最早把分子機械幻想帶入通俗作品的嘗試。在這個故事中,凱麗在一個叫做「廢鐵鎮」的未來衛星城市被醫師依德撿到,從而被改造為生化人,開始了一連串戰鬥。

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《銃夢》第一部香港中文版第一集封面(取自網路)

撰文 ∣ 高英哲

  對於一個分子化學的行外人來說,超分子化學的領域,跟科幻小說的差別似乎不大。不過邱勝賢老師卻把這近似科幻奇想的學問,用一種帶有詩意的方式,介紹給大家。

  邱老師說,他唸化學系時,第一次被問到「什麼是化學」,後來想出來的答案,是「變化無窮的科學」。邱老師又引用易經繫辭傳,「化而裁之謂之變」、「神而化之,使民宜之」,笑稱化學其實是一種神學,是一種造物的學問。從變化無窮的科學,到易經演繹出來的造物神學,這中間應該是過了好些年歲,才體會出來的境界。大家被老師逗得很開心,但這看似搏君一笑的答案,還真有些學問在裡頭。

  傳統的分子化學,是以共價合成分子為基礎,製造出各種化合物的學問。分子機械則是屬於「超分子化學」,因為它是以非共價合成的方式進行。不過我們也不用去管什麼超分子不超分子的,分子機械這個名詞聽起來唬人,其實概念很簡單,就是把我們日常生活中,所製作的各種器物機械,做到小得跟分子一樣,然後它們就可以在微觀的分子領域中,像我們日常生活裡的鍋碗瓢盆一樣為我們服務。你要調和一堆原子,就做個分子燒瓶裝起來;你需要在某條不用顯微鏡看不到的肌肉纖維裡做推拉動作,就設計一個分子活塞;你想要控制某個植入身體的小容器閉闔自如,就做個專屬的分子開關;甚至你想要隔絕某種會闖禍的分子,還可以弄個「分子監獄」把它關起來。許多你想得到的機械裝置,現在都可以做成分子尺度了。

  不過除了難易程度天差地遠以外,分子機械的「製程」跟一般機械,還有個地方大大不同:很多分子機械並不像一般機械那樣,組裝配件完全由人工打造,而是你做出一個分子容器,把材料全都丟進去,它們就會自己合成你想要的化合物。聽起來似乎很完美,但其實裡頭包含著某種無奈的成分——分子機械的技術才剛起步,光靠人工往往沒辦法直接做出想要的成品,所以得讓它們自行合成。

  儘管如此,天工開物仍非偶然。分子機械確實是個「不思議的世界」,很多事物是渾然天成,不假人手的;然而為了讓這些分子組件自動組成我們想要的機械,你還是必須殫精竭慮地設計容器,安排模板,營造一個促成分子組件「自然合成」的環境。「化而裁之謂之變」,易經所描述的造物境界,似乎開始看起來有點道理了;而一手「神而化之,使民宜之」的功夫,即使還沒有造物主創生那麼偉大,但是不是也有了那麼一點「神學」的味道了?

  分子機械在費曼先生的年代,還是個新奇到連他也不知道這玩意能幹麻的前衛領域,但他當時就已論及分子機械的無限可能。儘管現在的分子機械,似乎只能做出一些不切實用的「分子玩具」,但是話說回來,偉大的發明一開始不都是某種玩具嗎?

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(作者為英國約克大學經濟學碩士)

延伸閱讀:奇妙的配位化學與分子機械(《科學發展》,2002)、YukiTopia(木城幸人官方網站)

責任編輯:MissZoe

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2 thoughts on “【化學奇境】離開廢鐵鎮:前進分子機械

  • 2010 年 12 月 02 日 at 17:34:48
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    從上週的演講中知道,以目前分子機械的進展,讓凱麗疲於奔命的恐怖世界暫時不會來,還滿令人欣慰的。XD

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  • 2010 年 12 月 03 日 at 12:11:04
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    分子機械的另一個概念是因為分子的尺度小,所以我們熟悉的斤、兩計量的世界中,分的數目是以10的23次方個為單位。這樣的數量,簡直是機械軍隊了。一旦可以做功,就非同小可。

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