Naša schopnosť manipulovať so súbormi atómov leží v centre akejkoľvek technológie. Paradoxne a napriek tomu sú naše doterajšie metódy manipulácie s atómami a molekulami stále neuveriteľne primitívne. Až na malé a čerstvé výnimky, bežia naše doterajšie technológie výhradne na hrubej manipulácii s obrovskými súbormi atómov.
Naše súčasné technológie vyrástli na pravekej tradícii a tú je v nich stále veľmi cítiť. Pohodený kameň a spadnuté drevo boli prvé ľudské nástroje ktoré sme začali využívať. Kus kameňa obsahuje cca bilión biliónov (1024) molekúl, pazúrik odštiepený z tohto kameňa na hrot šípu obsahuje už len miliardu biliónov molekúl (1021). Neskôr sa upiekla prvá keramika a začali sme používať prvé pigmenty, na pohlavné skrášlenie vlastných tiel, na kmeňovú identifikáciu a rituálne maľby v jaskyniach. Ešte neskôr sme získali už aj „prvé skvelé" kovové zbrane. Materiály sme spracovávali oklepávaním, tepaním, používali rôznym spôsobom tepelné spracovanie, odlievanie a primitívne trieskové opracovanie.
Dnes dokážeme upiecť keramiku s na mieru ušitými vlastnosťami, vyrobiť pevnejšiu oceľ a odolné zliatiny, ale produkty a výrobky z nich stále vyrábame v princípe rovnakým opracovávaním: odlievanie, trieskové obrábanie a frézovanie, tepanie atď. Dokážeme vyrobiť extrémne čistý kremík a laserom „vytetovať" na jeho povrchu rôzne štruktúry. Voláme to mikroprocesor a považujeme za produkt skvelej miniaturizácie. Ak jeho rozmery porovnáme s prvými elektrónkovými počítačmi tak je to pravda, no každý takýto procesor ešte stále pozostáva z gulliverovského množstva bilióna atómov (1012).
Doterajší technologický štýl, ktorý platí pre pazúrik aj pre mikroprocesor, postupoval spracovávaním v bloku, spracovávaním „hrubou" manipuláciou s obrovskými súbormi atómov a molekúl. Stále sme však veľmi nemohúci v jemných bodových manipuláciách na atomárnej a molekulárnej úrovni. Takéto schopnosti jemnej priestorovej manipulácie, napríklad enzýmov v biologických štruktúrach, by v medicíne predstavovali objavenie kameňa mudrcov.
Nanotechnológie, nový technologický prístup si kladie za cieľ manipuláciu na úrovni jednotlivých molekúl. Vyleptaná štruktúra v najmenších mikroprocesoroch je v škále mikrometrov, čo je milióntina metra (10-6), no pri manipulácii s jednotlivými molekulami sa pohybujeme v nanometroch, čo je ešte tisíc krát menej, teda v miliárdtinách metra (10-9). Diamantová kocka o hrane jedného nanometra obsahuje len asi dvesto atómov uhlíka.
Inžinierstvo a dizajn v tejto škále je práca kde fyzika, chémia, elektronika, ale aj mechanika a biotechnológie môžu zohrať fascinujúcu hru v jednej a tej istej aréne, kde sa navyše počas hry môžu uplatňovať kvantovo - mechanické paradoxy. Tak ako to takmer poeticky v jednej zo svojich slávnych prednášok (1959) v súvislosti s fyzikálnymi možnosťami manipulácie atómov vyjadril nositeľ Nobelovej ceny za fyziku Richard Feynman; There is a plenty room at the bottom (Tam dole na dne čaká množstvo možností.). Tento bez ujmy ťažko preložiteľný bonmot je v literatúre o nanotechnológiách takmer povinnou citáciou.
Nanotechnológie sú súborom rôznych technológií, ktoré majú spoločný základ v manipulácií spôsobom „atóm vedľa atómu" a kontroly štruktúry materiálov na molekulárnej úrovni. Takáto schopnosť nám potenciálne umožňuje doslova konštruovanie molekulárnych systémov v atomárnej škále a presnosti - pre možné rôzne typy nanostrojov, vrátane nanopočítačov. Mark Drexler, skutočný ideový otec nanotechnológií, sníva dokonca o biologicky aktívnych, samostatne pracujúcich molekulárnych manipulátoroch, agregátoroch a umelých replikátoroch.
Technologické rozšírenie takto radikálne vnímaných umelých molekulových manipulátorov a agregátorov v medicíne, v rámci akejsi molekulárnej chirurgie in situ, môžu spôsobiť revolúciu, ktorej sa vyrovná pravdepodobne len objavenie sa prvých ribozómov na Strome života - prvých molekulových manipulátorov v pravekých bunkách. Život, tak ako ho poznáme, je neuveriteľná komplexnosť a diverzita štruktúr, ktorá si takmer úplne vystačí s piatimi prvkami (C, O, H, N, P). Radikálne vnímané nanotechnológie, manipulácie na báze celej periodickej sústavy prvkov otvárajú možnosti, ale i dôsledky oveľa väčšie ako genetické inžinierstvo. Rozšírenie takýchto technológií a ich „produktov" (aj samoreplikujúcich) môže úplne narušiť naše „prirodzené" pozadie, prostredie a našu biologickú prirodzenosť. Aj preto sa takto vnímané nanotechnológie radia do eticky veľmi citlivej oblasti s množstvom odporcov (princ Charles).
No ak by sme chceli byť úplne radikálni, môžeme začať hovoriť o nanomanipuláciách v mozgu, bezprostrednej interakcii nášho mozgu s okolím prostredníctvom neurorozhraní na báze nových materiálov, alebo o genetickom nanoinžinierstve, teda riadenej interakcii molekulových strojov s naším genotypom, a do toho ešte zamiešať všetky „zázračné" možnosti a paradoxy kvantovej mechaniky, ktorá na tejto úrovni dominuje. Takýto technologický posun s týmito naznačenými dôsledkami bude nevyhnutne spojený s obrovskými rizikami a odpovedajúcimi etickými a politickými dilemami. O takýchto obrovských starozákonných dilemách, ktoré súvisia s možnými umelými zmenami ľudskej prirodzenosti (fyziologickej, genetickej a kultúrnej) a ktoré celkom iste budú mať množstvo nepredpovedateľných dopadov, by sme mali aspoň začať uvažovať (a nielen vo vzťahu k nanotechnológiám).
Pre konštrukciu hardvéru akéhokoľvek stroja, či už živého organizmu, „mŕtveho" počítača, alebo holiaceho strojčeka, potrebujeme stabilné štruktúry. Jediné stabilné komponenty v tomto našom „širokom okolí kolabujúcich hviezd", sú pravdepodobne len elektróny, atómové jadrá a fotóny (aj spolu s ich tajomnými, ale neznámymi antičasticami). Tieto komponenty vytvárajú v rôznych kombináciách molekuly a atómy, pieskovisko chémie a materiálnu bázu akejkoľvek doterajšej technológie. Ostatné známe subatomárne častice s polčasom rozpadu v rádoch milióntin sekúnd sú pre technológiu zatiaľ bohužiaľ nevyužiteľné. No komercionalizácia sub-nukleárnych technológií sa môže v budúcnosti stať aj exotickým zdrojom stálych častíc pre technológie z ešte nižšieho poschodia ako je nano.
Tak ako je kvantová mechanika nevyhnutná pre pochopenie nanotechnológií, raz ak sa nám podarí prejsť ešte nižšie, na úroveň pikotechnológií, teória relativity a s ňou aj relatívnosť času môže začať hrať dominujúcu rolu. Ak budú naše piko, femto a atto - stroje dostatočne rýchle, možno v nich raz dokážeme ovplyvňovať aj šípku individuálneho času. V piko - svete môže byť koniec tohto článku (potom) aj jeho začiatkom. (Aj keď kvôli termodynamike zatiaľ len na Silvestra, alebo 1. apríla.)
