原子演电影

    小男孩阿童木捧着一个小圆球，眨巴着一双大眼睛玩得正欢，小圆球突然落在地面上，变成一张蹦床。男孩好奇地跳上去，一下子被弹得老高，脸上露出开心的笑容。

    以上便是一部电影的全部情节。

    可能你会说，这是什么垃圾电影！不过，如果你知道这是用什么拍的，或许就不会这样想了。这不，连吉尼斯世界纪录都对该片表示了浓厚的兴趣——这是一部全世界“最小”的电影。

    这部名为《男孩和他的原子》的影片总共242帧，时长90秒。在这短短的一分半钟里，背景始终是一片简单的灰蓝色，看上去粗糙斑驳。作为主角的男孩由小圆点连成的线条勾勒出来，简单得像是从幼儿园墙上偷拍来的儿童简笔画。

    或许真的可以称之为简笔画，只不过，作画的人是IBM公司的科学家，画笔是让IBM的科学家在1986年获得诺贝尔物理学奖的扫描隧道显微镜。该画笔重达2吨，还得在零下268摄氏度的温度下操作。作画时使用的颜料也很特别——目前已知的、组成物质元素的最小单元——原子。

    用IBM研究中心首席研究员安德烈亚斯·海因里希的话说，“捕捉、定位和塑造原子并在原子水平上创作一部原创电影”，意味着科学家在微观层面上的掌控能力提高到一个新境界。

    现在，重新回过头来看看这部电影，原本粗糙的画面立刻充满了不一样的魅力。IBM的研究员在一台标准计算机上，采用远程操作的方式，使用扫描式隧道显微镜，精确控制温度、压力和震动，用“画笔”上一个锋利的针头，将几十个碳原子挪动到预定的位置，以达到停格的动画效果。

    “我们可以在一帧胶片上把原子排列成一个完整的图像，重复这样的动作，并拍摄下一个画面。”海因里希这样描述影片的制作过程。他们一共用了354个小时的时间，去完成所有工序，最后呈现的画面，是放大1亿倍之后的原子构成的。

    这只神奇的“画笔”生于1981年。这一年，IBM公司的两名研究人员格尔德·比宁和海因里希·罗雷尔发明了扫描式隧道显微镜。这是一种利用量子理论中的隧道效应，探测物质表面结构的仪器，比起其他同类原子显微镜，科学家们可以用它把微观世界看得更清楚。

    当然，清晰的观测只是第一步，将原子按照科学家的意愿重新排列，则需要进一步的技术支持。IBM在2006年研发了一种原子磁控工具，能够操纵原子，并测量原子旋转产生的效果。

    对原子的操纵，是通过一个带电的尖锐探针完成的。研究者把针尖安在扫描式隧道显微镜上，逼近那些要被挪动的原子，近到只有1纳米（1米的十亿分之一）。在这样的距离下，根据量子物理效应的作用，针尖上的电荷和原子的电荷产生了“越界”反应，几乎要混在一起，原子们就这样被乖乖拖走，安置到新的位置上。

    可以说，IBM成为世界上为数不多的、能够“如此精确移动原子”的机构之一，都是仰仗了这台“获过诺贝尔奖的工具”。据IBM研究科学家克里斯托弗·卢茨介绍，这也是第一个让科学家能够看到单个原子的仪器。

    用这台显微镜制作世界上最小的电影，对IBM来说，只是一个阶段性研究成果的展示。公司旗下研究院的科学家们，一直在纳米级别的层面上对材料进行研究，试图探索数据存储介质的极限。

    安德烈亚斯·海因里希表示，IBM最终的目的，是建造原子级别的计算机。“在原子水平上创作一部原创电影是一门严谨的科学。”这位科学家提起这部《男孩和他的原子》时，用的词儿挺严肃。正如1895年，卢米埃尔兄弟在一家咖啡馆，放映人类史上第一部电影《工厂大门》时一样。

    那同样是一部看起来没什么情节、简单粗糙的电影，却象征着第二次工业革命时期，人类在科技上发展到一个新的高度。如今，同样简单粗糙的《男孩和他的原子》，或许也将成为科技史上一块小小的里程碑。