There’s Plenty of Room at the Bottom

There’s Plenty of Room at the Bottom (englisch für „unten ist eine Menge Platz“) ist ein Vortrag, den der Physiker Richard Feynman am 29. Dezember 1959 hielt. Der Ort des Vortrages war das California Institute of Technology. Im Vortrag brachte Richard Feynman zahlreiche Vorschläge vor, wie Technologie auf mikroskopischer Ebene funktionieren könnte. Die zahlreichen Ideen des Vortrags wurden später zur Grundlage der Nanotechnologie.

Wesentliche Ideen der Rede

Möglichkeiten der Datenspeicherung

Feynman legt dar, dass die theoretischen Möglichkeiten der Kompression von Daten auf kleine Räume noch lange nicht ausgeschöpft sind. Dabei verwendet er das Beispiel, dass man die gesamte Encyclopædia Britannica auf der Spitze eines Stiftes speichern könnte, sodass die Auflösung der Schrift erhalten bliebe. Als Möglichkeit, in solchen Maßstäben zu schreiben, präsentiert Feynman ohne die Verwendung des Begriffs die Elektronenstrahllithografie.

Notwendigkeit besserer Elektronenmikroskope

Ein weiterer Punkt der Rede ist der Appell, die Auflösung der Elektronenmikroskope zu erhöhen. Dadurch könnten nach Feynman wesentliche biologische Mechanismen, wie z. B. die Entstehung von Mutationen, durch simple direkte Beobachtung aufgeklärt werden. Außerdem würden stärkere Elektronenmikroskope es ermöglichen, sehr kleine Datenabbilder zu lesen, sodass die Speicherkapazität pro verbrauchtem Raum zunehmen würde.

Vorteile miniaturisierter Computer

Feynman schlägt auch vor, Computer zu miniaturisieren, sodass ihre Kabel einen Durchmesser von ca. 10–100 Atomen hätten. Diese Marke ist heute in neuen Computermodellen erreicht worden. Es wird dargelegt, dass wegen der Unmöglichkeit, die Lichtgeschwindigkeit zu überschreiten, die Länge der Kabel und somit die Größe der Computer möglichst klein sein sollten, um möglichst schnelle Berechnungen zu ermöglichen.

Konstruktion von mikroskopischen Maschinen

Aufgrund der Schwierigkeiten, die z. B. bei der Reparatur von sehr kleinen Objekten bestehen, schlägt Feynman ferner vor, dass man mikroskopische Maschinen baut, die solche Arbeiten verrichten können. Diese Maschinen könnte man sehr klein gestalten: Wenn ein Auto maximal 4·10⁻⁴ Zoll von seinem Bauplan abweicht, und man dieses Auto um den Faktor 4.000 verkleinert, so entspricht die neue Abweichung vom Bauplan ca. 10 Atomen; dies ist laut Feynman im akzeptablen Bereich.

Eine Art und Weise, solch kleine Maschinen zu konstruieren, wäre laut Feynman eine stufenweise Verkleinerung der Produktionsmaschinen: Zunächst würde man automatische und steuerbare künstliche Hände bauen, die ein Viertel der Größe von normalen Händen hätten. Mit diesen könnte man dann automatische, steuerbare Hände bauen, die ein Sechzehntel der Größe von normalen Händen hätten. Diesen Vorgang könnte man so lange fortsetzen, bis man automatische und steuerbare Hände hätte, die hinreichend klein wären, um mikroskopische Maschinen zu konstruieren.

Bei diesem Vorgang könnte man auch je Iterationsstufe die Anzahl der automatischen Hände um den Faktor 10 erhöhen, d.h. eine automatische Hand der Größe ${\frac {1}{4^{k}}}$ produziert 10 Hände der Größe ${\frac {1}{4^{k+1}}}$. Auf diese Weise könnte man ohne nennenswerte Materialkosten eine große Anzahl von mikroskopischen Fertigungsstätten errichten.

Physikalische Molekülmanipulation

Feynman überlegt auch, ob es möglich wäre, anstatt chemischer Verfahren zur Manipulation und Herstellung von bestimmten Molekülen physikalische Methoden einzusetzen. Feynman räumt zwar ein, dass die Chemie so große Fortschritte machen würde, dass Chemiker schon in der Lage sein würden, fast alle Materialien zu synthetisieren, bevor ein solches physikalisches Verfahren erfunden werden könnte. Dennoch glaubt er, dass die Entwicklung eines solchen Verfahrens von theoretischem Interesse ist.

Preisausschreibung

Um die Forschung auf dem Gebiet der Nanotechnologie voranzutreiben, bot Feynman für zwei Leistungen jeweils 1000$ an:

• Für die Konstruktion eines Motors, der eine Drehbewegung durchführt und ¹⁄₆₄ Kubikzoll groß ist,
• und für die Miniaturisierung einer beliebigen Buchseite um den Faktor 25.000, sodass die miniaturisierte Version der Buchseite mit einem Elektronenmikroskop lesbar wird.

Beide Preise wurden inzwischen gewonnen.

Weblinks

• Mitschrift des Vortrages (englisch)
• "Viel Spielraum nach unten", deutsche Übersetzung von "There's plenty of Room at the Bottom" (PDF; 6,1 MB)