水母 的 刺細胞 、 烏賊 和 墨魚 的 噴射 動力 、 不需 高溫 即可 發光 的 海洋 生物 （ 以及 陸 上 的 螢火蟲 ） 等 。 不過 ， 要 把 天然 機制 轉化為 同等 的 人類 技術 產物 ， 可 沒 那麼 容易 呢 。 仿生學 搭起 人類 與 自然 間 的 橋梁 人們 過去 認為 ， 大自然 運用 的 原理 與 人類 工程師 迥然不同 。 大自然 柔軟 而 溼潤 ， 於 室 溫下 運作 ， 並 運用 出奇 複雜 的 物質 來 製造 各 種 小 玩意 。 人類 工程師 習慣 把 金屬 加熱 後 錘打成形 ， 大自然 則 採用 活 細胞 內 生長 於 體溫 環境 的 蛋白質 。 單一 蛋白質 分子 是 由 幾百 個 或 幾千 個 較 小 的 組成 分子 所 構成 ， 基本 上 ， 所有 的 組成 分子 都 必須 分毫 不 差 地 排 在 適當 位置 ， 蛋白質 才 會 發揮 功效 。 2 蛋白質 分子 會 先 形成 長 鏈狀 ， 再 以 精準 無比 的 方式 摺疊成 三維 球體 。 奈米 科技 已經 把 大自然 與 人類 工程 學 大大 拉近 。 倘若 費曼 於 一九五九年 的 講演 可 視為 奈米 科技 的 濫觴 ， 那麼 我們 打從 一 開始 就 已經 把 天然 機制 當成 科學 的 縮影 。 現在 ， 我們 不再 只是 目瞪口呆 盯 著 生物 ， 心 裡 納悶 「 牠們 怎麼辦到 的 」 ； 拜 遺傳工程 及 一 票 新 技術 之 賜 ， 我們 現在 可以 著手 解構 大自然 的 奈米 工程 學 ， 並 製造出 具有 相同 功效 的 東西 。 這 就 是 仿生學 。 大自然 的 運作 機制 不必 「 活 著 」 也 能 奏效 ， 這 項 奇蹟 使 仿生學 有 可能 實現 。 十九世紀 有 個 學說 稱為 「 生機論 」 （ vitalism ） ， 認為 一切 生物 都 擁有 一 種 稱為 「 生命力 」 （ élan vital ） 的 神奇 性質 ， 使 生命 不會 淪為 材料 科學 ； 因為 如此 ， 即使 是 生物 的 廢棄物 ， 我們 也 視 之 與 無機 物質 完全 不同 。 然而 在 一八二八年 ， 尿素 這 種 生物 廢棄物 也 能 在 實驗室 用 兩 種 來自 礦物 的 化學 物質 製成 ， 此後 生機論 開始 崩解 、 屢 遭 打擊 。 到 了 現在 ， 就 物質 意義 來 說 ， 所有 科學家 都 認為 生物 與 構成 它們 的 化學 物質 並無二致 。 生命 的 特質 來自於 化學 物質 以 超乎 尋常 的 複雜度 組織 在一起 ， 因此 與 「 生命力 」 無關 ； 這 種 組織 方式 的 原理 ， 有 一 部分 將 隨著 本 書 內容 發展 而 變 得 更 明朗 。 許多 自然界 最 巧妙 的 系統 ， 都 能 自活 細胞 脫離開來 、 在 試管 中 繼續 運作 ， 我們 也 能 以 新穎 的 手法 引導 其 運作 ， 以 符合 想 達成 的 目的 。 例如 一九九七年 有 人 發現 ， 蛋白質 在 實驗室 內 能 與 金 、 銀 之類 的 無機 物質 結合 在一起 ， 雖然 蛋白質 在 活 細胞 內 從未 與 這 類 物質 打交道 。 不僅 如此 ， 我們 還 能 設計出 新型 的 蛋白質 ， 可 拿來 和 用以 製造 電腦 晶片 的 物質 結合 在一起 。 況且 蛋白質 結構 的 尺度 比 矽晶片 小 得多 ， 因此 還 能 充當 模板 ， 用來 製造 更 小 的 微晶片 ， 即 奈米 晶片 。 蛋白質 會 以 精確 的 方式 塑造出 活性 中心 、 摺角 與 縫隙 ， 因此 僅有 單一 特定 的 化學 物質 能 與 一 種 蛋白質 結合 。 在 細胞 內 翻攪 的 流體 中 ， 只有 那 一 種 正確 的 化學 物質 碰巧 出現 時 ， 才 會 與 這 種 蛋白質 緊緊 結合 在一起 。 在 活 細胞 裡 ， 蛋白質 會 抓住 某些 化學 物質 ， 其他 物質 則 穿過 小孔 流掉 ， 總而言之 ， 就 是 可以 調控 細胞 內部 物質 的 流量 ， 並 促進 化學 反應 。 其中 完整 的 涵義 將 於 第六 章 詳盡 說明 ， 但 此 處 的 重點 在於 ， 我們 已經 把 生機論 遠遠 拋到 腦 後 了 ， 生命 物質 與 無 生命 物質 之間 的 古老 分界 正在 瓦解 ； 也就是說 ， 我們 可以 設計出 介於 兩 者 之間 的 混合體 了 。 開創 人類 科技 的 新天地 到 了 我們 這 個 年代 ， 所謂 的 「 新天地 」 是 句 老掉牙 的 陳腔濫調 。 老祖宗 發現 地球 上 無 人 探索 的 處女地 會 覺得 很 刺激 ， 但 現在 人們 隨時 隨地 可以 坐 飛機 飛來飛去 ， 那 種 刺激感 早 就 煙消雲散 ； 對於 外太空 新世界 的 夢想 ， 一旦 面對 月球 和 火星 的 荒蕪 不毛 ， 那 份 夢想 不由得 打 了 折扣 ； 二十世紀 初 ， 人文 學科 誕生 「 現代 主義 」 的 輝煌 新局 ， 卻 僅僅 造就出 後現代主義 的 文體 大雜燴 ， 只要 號稱 「 復古風 」 都 能 重新 炒作 個 幾 年 ， 掀起 一 陣 風潮 ， 然後 沒落 。 在 我們 的 世界 裡 ， 衰落 與 厭膩 都 太過 明顯 了 。 而 就 科學 來 說 ， 我們 已經 相當 深入 ， 走進 了 原子核 與 一切 生命 的 遺傳 密碼 — — 那麼 ， 還 留下 什麼 可以 發現 呢 ？ 仿生學 便是 名副其實 的 「 新天地 」 。 這 是 正在 成長 的 技術 ， 可以 製造出 特性 新穎 又 超凡 的 材質 ， 像是 具有 自潔 能力 的 塗料 、 自潔 玻璃 、 不 含 色素 卻 閃爍 散發 色彩 的 布料 、 用 蜘蛛絲 做出 比 尼龍 還 強韌 的 纖維 （ 以 同等 重量 相比 ） 、 根據 壁虎腳 上 的 微細 結構 製成 的 乾性 黏著劑 等 。 仿生學 之所以 是 新天地 ， 並 不 是 因為 這些 性質 令 人 咋舌 ， 而是 由於 它們 具備 的 共通點 。 這些 效應 的 運作 機制 ， 大多 導因 於 特定 尺度 的 物理 結構 ， 即 從 十億分之一 公尺 到 百萬分之一 公尺 （ 圖 1.1 ） 。 這 正 是 奈米 的 領域 ， 而 大自然 在 這 個 尺度 所 建立 的 結構 ， 我們 可以 稱 之 為 自然界 的 奈米 結構 。 不過 直到 不久 以前 ， 奈米 國度 依舊 是 相當 難以 接近 的 科學 領域 ， 這 聽起來 似乎 匪夷所思 ， 因為 科學家 不 是 有 能力 操控 比 奈米 小 了 百萬 倍 的 次 原子 粒子 嗎 ？ 況且 ， 化學 這 門 精準 的 科學 涉及 超過 二千四百萬 種 不同 的 物質 ， 清單 還 在 增加 中 ， 而 化學 也 都 是 在 「 小於 」 奈米 尺度 的 範圍 內 操作 啊 。 這 個 矛盾 的 關鍵 在於 ， 透過 嚴謹 的 化學 與 物理 實驗 ， 我們 能 以 間接 方式 推斷 原子 或 分子 （ 甚至 是 更 小 的 成分 如 質子 、 電子 等 ） 的 大小 ， 那 和 我們 透過 顯微鏡 所 能 觀察到 的 世界 ， 兩 者 之間 隔 了 一 道 巨大 鴻溝 。 顯微鏡 自 十七世紀 後 半 問世 以來 ， 大大 改善 了 把 最 小 特徵 放大 的 能力 ， 但 仍 受限於 光 本身 的 性質 。 從 原子 分子 到 顯微鏡 的 觀察 極限