ايده اصلي نانوتکنولوژي متعلق به ريچارد فاينمن فيزيکدان معروف آمريکايي معاصر است. وقتي که وي براي اولين بار گفت که مي‌توان تمام اطلاعات موجود در تمام کتابهاي يک کتابخانه بزرگ را سر يک سوزن جاي داد؛ بعضي‌ها خيلي حرف فاينمن را جدي نگرفتند. اما رفته رفته مردم منظور آن را فهميدند! به طوريکه نانوتکنولوژي امروز حتي يکي از بزرگترين دغدغه هاي دولتهاي جهان نيز هست.
حالا مي‌خواهيم حساب کنيم که اطلاعات کل کتابهاي يک کتابخانه چقدر جا مي‌گيرد.
بعضي از شما با سيستمهاي ذخيره اطلاعات دودويي يا باينري آشنا هستيد. در اين سيستم تنها با صفر و يک کار داريم و هر چيزي را طبق قراردادي به مجموعه اي از اين صفر و يک‌ها تبديل مي‌کنيم. مثلاً قرار مي‌گذاريم به جاي حرف A عبارت 0100 را قرار دهيم يا مثلاً به جاي حرف B عبارت 1001 و الي آخر ... هر خانه فقط مي‌تواند صفر يا يک باشد. اگر يک رشته 4 خانه اي داشته باشيم به اندازه 2*2*2*2 حالت داريم پس مي‌توان 2*2*2*2 حرف يعني 16 حرف را کد کرد.
تقريباً تعداد حروف انگليسي 28 تا و با تعدادي علامت و کاراکترهاي ديگر مي‌توانيم با 8 خانه يعني 32 حالت تمامي حروف استفاده شده در نوشته‌ها را کد کنيم. پس به جاي هر يک حرف احتياج به فضايي براي ذخيره 8 خانه که از صفر و يک تشکيل شده باشد، نياز داريم.
اما نکته بسيار مهم همين است که ما چه چيزهايي نياز داريم که تنها ويژگي آنها اين باشد که 2 حالت داشته باشند نه به يک چيز پيچيده تر؛ که دستمان را خيلي باز مي‌گذارد.
مثلا يک چراغ، روشن باشد يا خاموش ... يک دست ... يک دست چپ باشد يا راست... از هر چيزي براي ذخيره سازي مي‌توان استفاده کرد. کوچکترين چيزي که مي‌شناسيد چيست؟ درست است اتم! کافي است اتم هايي داشته باشيم که دو حالت داشته باشند ... بعضي از شما مي‌دانيد که بعضي از اتمها ويژگي خاصي دارند به اسم " اسپين " که مي‌تواند 2 حالت يا چند حالت داشته باشد اما دم دست ترين اتمها اتفاقاً اسپين 2 حالته دارند. اسپين بالا (up) و اسپين پايين (down) که به ترتيب با جهتهاي مخصوصشان نشان داده مي‌شوند. پس ما براي کد کردن يک حرف از الفبا به 8 تا اتم و تنها 8 اتم احتياج داريم. حالا خيلي سريع حساب مي‌کنيم:
تعداد کتابهاي يک کتابخانه بزرگ تقريباً 100 هزار تاست. هر کتاب تقريباً 500 صفحه دارد هر صفحه تقريباً 20 سطر و هر سطر تقريباً 20 تا 30 کلمه و هر کلمه 4 تا پنج حرف دارد ... يک حساب سرانگشتي به ما مي‌گويد تعداد کل حروف يک کتابخانه بزرگ برابر است با:
1010*15=5*30*20*500*100000
يعني ما براي کد کردن اين اطلاعات در سيستم دودويي يا صفر و يکي به 1010*15 اتم احتياج داريم. يعني ده هزار ميليون ضرب در پانزده! شايد به نظر خيلي زياد باشد اما واقعاً اين تعداد کم است. مي‌دانيد حجم اين همه اتم چقدر است؟ راحت مي‌شود حساب کرد.
عدد آدو گادرو چقدر بود؟ يادتان هست؟ تقريبا 1023 تا يعني هر مول از يک اتم تقريباً 1023 تا اتم دارد اما هر مول مي‌دانيم به اندازه جرم اتمي آن ماده جرم دارد يعني مثلاً براي کربن هر 1023 تا اتم کربن حدود 6 گرم جرم دارد. ( جرم اتمي کربن برابر 6 هست. ) حجم 6 گرم ماده هم که راحت مي‌شود حساب کرد. مثلاً اگر ماده آب باشد، هر 6 گرمش تقريباً 6 سانتي متر مربع حجم دارد براي بقيه مواد هم تقريباً همينطور است ... يادتان باشد اين يک حساب سرانگشتي و تقريبي هست. خوب پس هر 1023 تا اتم تقريباً 6،7 سانتي متر مکعب حجم اشغال مي‌کنند. حالا شما بگو اصلاً 10 سانتي متر مکعب. خوب ما چند تا اتم مي‌خواستيم؟ 1010*15 تا اتم ... يعني اتمهايي که حجمشان مي‌شود:
(15*1010/1023)*10cm3=10-11cm3
يا حدود 8-10 ميلي متر مکعب. يعني فضايي با ابعاد تقريبي
3-10*3-10*2-10 ميلي متر يعني مثلاً يک مکعب که دو ضلع آن يک هزارم ميلي متر و ضلع سوم يک صدم ميلي متر باشد!
خيلي حجم کمي است. نه! اما شک نکنيد. يک کتابخانه بزرگ تنها هيمن قدر اطلاعات در بر دارد. يک مکعب کوچولوي کوچولو...
منبع: بانک مقالات فارسي
/خ