Рассмотрим любую машину, например автомобиль, и зададимся вопросом о проблеме изготовления аналогичной крошечной машинки. Предположим, что в конкретном дизайне автомобиля нам нужна определенная точность деталей, скажем, нам нужна точность 4/10000 дюйма. Если детали не требуют большой точности, например, для цилиндра и тому подобных простых форм, работать с ними одно удовольствие. Но если я делаю слишком маленькую вещь, меня должны заботить атомные размеры; я не могу составить круг из «мячиков», если круг слишком мал. Если я допущу ошибку, соответствующую 4/10000 Дюйма, что соответствует ошибке в 10 атомов, выходит, я смогу уменьшить размеры автомобиля в 4000 раз, приблизительно до 1 мм в поперечнике. Очевидно, что если вы переконструируете автомобиль так, чтобы он работал со значительно большими допусками — что не так уж невозможно, — то сможете сделать устройство гораздо меньшего размера.
Интересно понять, какие особенности связаны с такими маленькими машинками. Во-первых, детали испытывают примерно одинаковые напряжения, силы эффективно проходят в области, которые вы уменьшаете, так что веси силы инерции относительно не важны. Иначе говоря, сопротивление материала становится гораздо больше, пропорционально уменьшению масштаба. Например, напряжение и растяжение махового колеса от центробежной силы будут одинаково пропорциональны уменьшению размера, если только скорость вращения возрастает в той же пропорции. С другой стороны, металлы, которые мы используем, имеют зернистую структуру; это особенно усложняет ситуацию на малых расстояниях из-за неоднородности материала. Пластик, стекло и другие материалы, имеющие аморфную природу, значительно более однородны, так что следует строить наши машинки из этих материалов.
Существуют проблемы, связанные с электрической частью системы — с медными проводами и магнитными деталями. Магнитные свойства на очень малых масштабах не такие, как на больших: на малых размерах затрагивается образование доменов. Большой магнит состоит из миллионов доменов, на малых масштабах магнит может включать только один домен. Электрическое оборудование не просто уменьшается до определенного масштаба; его необходимо переконструировать. Я не вижу никаких препятствий к тому, чтобы его переконструировать и заставить работать.
Смазка обладает некоторыми интересными особенностями. Эффективная вязкость масел будет повышаться пропорционально уменьшению размера (если увеличить скорость до максимально возможного значения). Если мы не слишком сильно увеличим скорость и заменим масло керосином или некоторой другой жидкостью, проблема перестанет быть безнадежной. На самом деле мы можем и вовсе отказаться от смазки! У нас много дополнительных сил. Пусть подшипники работают сухими; они не нагреваются в процессе работы, поскольку из такого маленького устройства тепло уходит очень-очень быстро. Такая быстрая потеря тепла будет препятствовать взрыву бензина, поэтому невозможно внутреннее возгорание машины. При охлаждении можно использовать другие химические реакции, идущие с высвобождением энергии. Внешняя подача электроэнергии будет, вероятно, более удобной для таких маленьких машинок.
В чем состоит практическая польза таких машин? Кто знает? Конечно, маленький автомобильчик был бы полезен для миниатюрных существ, например, клещей — но я полагаю, что наше христианское милосердие не простирается столь далеко. Однако можно отметить возможность изготовления миниатюрных элементов для компьютеров на полностью автоматизированных фабриках с токарными станками и другими приборами, предназначенными для изготовления малых форм. Маленький токарный станок не может точно соответствовать такому же большому. Апеллирую к вашему воображению — найдите усовершенствования в дизайне, позволяющие получить преимущества для создания вещей малого масштаба, причем полностью автоматизированный процесс лучше всего отвечает управлению производством такого уровня.
Мой друг Альберт Р. Хиббс[21] предлагает очень интересную возможность применения приборов относительно малого масштаба. Он утверждает, что, хотя это и дикая идея, интересно было бы попробовать аппараты малых размеров в хирургии, если вы готовы проглотить хирурга. Вы помещаете механического хирурга в кровеносный сосуд, он проходит прямо в сердце и «осматривается» вокруг. (Информация должна отслеживаться.) Он обнаруживает, какой клапан поврежден, берет маленький нож и надрезает его. Другие маленькие машинки можно перманентно встраивать в тело человека, чтобы помочь правильно функционирующему органу.
