Der Begriff „Replikator“ ist in unserer kollektiven Vorstellungskraft verwurzelt und führt uns direkt in eine Zukunft voller Star Trek. Brauchen Sie eine Mahlzeit? Drücken Sie eine Taste am Replikator. Brauchen Sie einen Schraubenschlüssel? Drücken Sie die gleiche Taste. Alles, was Sie wollen, kann vor Ort hergestellt werden, Science-Fiction ist Freiheit.
Aber ist es nur Science-Fiction?
Das Konzept, Dinge „Atom für Atom“ aufzubauen, wurde erstmals von vorgeschlagen Richard Feynman in eine großartige Rede von 1959, was vielleicht dazu beigetragen hat, der Forschung zur Nanotechnologie Impulse und Faszination zu verleihen. Die Idee verbreitete sich dann in den 80er und 90er Jahren, angetrieben durch die wissenschaftliche und populärwissenschaftliche Arbeit von K. Eric Drexler, der Ingenieur und Theoretiker, der als Vater der Nanotechnologie gilt.
Welche Chance haben wir, einen Replikator zu bauen?
Laut Feynman gibt es kein physikalisches Gesetz, das den Zusammenbau von Molekülen und Atomen auf diese Weise verbietet. Das ist nicht nur plausibel, sondern wir selbst sind das lebendige Beispiel einer „Nanofabrikation“. Zellen verfügen über die notwendigen Instrumente, um Baupläne (DNA) zu verwenden und Nachrichten zu kodieren (RNA), die Anweisungen an molekulare „Gießereien“ (Ribosomen) übermitteln.
Aber die Natur ist nicht mehr der einzige „Replikator“ (der korrektere Begriff wäre „Nanofabrikator“, aber ich werde auch weiterhin den „populären“ verwenden. Weil ich ein Trekkie bin, deshalb). Die menschliche Kreativität hat bereits synthetische Werkzeuge erdacht, die sogar in verschwindend kleinem Maßstab funktionieren, aber es gibt eindeutig noch etwas, das noch verfeinert werden muss.
Welche Probleme gibt es?
Die Hindernisse bei der praktischen Gestaltung eines Replikators könnten ein Buch füllen. Und sie füllten sich auf jeden Fall eine berühmte Debatte zwischen Drexler selbst und dem Nobelpreisträger Richard Kleiney. Smalley betonte das Problem der klebrigen Finger und das Problem der dicken Finger. Hinter einfachen Namen verbirgt sich hinter diesen Problemen deutlich die Schwierigkeit, die mit der mechanischen Manipulation von Molekülen und Atomen einhergeht. Unser Körper ist ein Beispiel dafür, wie Dinge erschaffen werden können, aber es ist nicht einfach, sie zu „berühren“, wenn sie so klein sind.
Smalley schlug vor, dass Nanofabrikatoren durch chemische Prozesse funktionieren könnten, wie sie beispielsweise im Inneren von Zellen ablaufen. Allerdings weist selbst diese Perspektive erhebliche Mängel auf, wie beispielsweise eine begrenzte Vielfalt an Molekülen, die hergestellt werden können, und die Notwendigkeit, ein riesiges Gebiet der Chemie zu entwickeln, das einfach noch unbekannt ist.
Replikator, es herrscht Misstrauen?
Kurz gesagt: Das wissenschaftliche Denken hat sich in den letzten Jahren an Smalleys Positionen gefestigt und den Impuls zur Forschung am Replikator gebremst. Dennoch bleibt der Glaube einiger Wissenschaftler an die Möglichkeit, dass Nanobots (Roboter in Nanogröße) heute und Nanofabrikatoren morgen die Gesellschaft revolutionieren würden, unverändert. Die der praktischen Nanofabrikation am nächsten kommende Realisierung ist heute die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), eine bahnbrechende Erfindung hinter der weit verbreiteten Verwendung von DNA-Sequenzierung, Tests auf Infektionskrankheiten und forensischen Untersuchungen.
Wie funktioniert es? Stellen Sie es sich ein bisschen wie den „Klonstempel“ von Photoshop vor. Mit einer speziellen Mischung aus Chemikalien, die „Reagenzien“ genannt werden, und einer speziellen Maschine, die „Thermocycler“ genannt wird, dupliziert die PCR einen bestimmten Strang genetischen Materials hunderte Millionen Mal.
Kurz gesagt
Nanofabrikation ist durchaus möglich, auch wenn die Hürden riesig sind. Aber die Revolution, die es für die menschliche Zivilisation auslösen könnte, bedeutet, dass die Idee, einen Replikator zu haben, zu verlockend ist, um darauf zu verzichten. Die Belohnung ist die Geduld wert, und die Menschen werden ihr weiter nachjagen. Kurz gesagt, Grenzwissenschaft, aber Wissenschaft. Und das reicht.
