分子ナノテクノロジーに関するドレクスラーとスモーリーの論争

分子ナノテクノロジーに関するドレクスラーとスモーリーの論争では、分子ナノテクノロジーの概念的な基礎を打ち立てたK・エリック・ドレクスラーと、ナノ物質C60フラーレンを発見したことで1996年の ノーベル化学賞を受賞したリチャード・スモーリーとの間で行われた、分子ナノテクノロジーに関する公開論争について述べる。その争点は、個々の原子や分子を操作することによって分子材料や分子デバイスを自律的に構築する分子マシン、すなわち分子アセンブラが実現可能かということであった。分子アセンブラはドレクスラーの創案による分子ナノテクノロジーの中核概念であったが、スモーリーはその存在が物理学の基本原理に反していると主張した。また両者は互いに、ナノテクノロジーに対する相手の考え方が一般のイメージを悪化させており、ナノテク研究への支援を途絶えさせかねないと非難し合った。

論争は2001年から2003年にかけて雑誌への寄稿と公開書簡によって行われた。口火を切ったのはスモーリーが2001年に『サイエンティフィック・アメリカン』誌に書いた論考である。同年にドレクスラーは共同研究者とともに反論文を発表し、さらに2003年初頭に2通の公開状を書いた。同年末に //Chemical & Engineering News// 誌で特集記事が組まれ、両者による誌上討論が行われたことで論争は終結した。

議論を戦わせた二人の名声が高いことと、ナノテクノロジーの技術的側面と社会的側面の両方に論が及んだことから、この論争はナノテクノロジーの歴史の中でよく取り上げられてきた。加えて、双方の論調が敵対的な色合いを帯びていたことには多くの批判が寄せられてきた。ドレクスラーはスモーリーが自身の研究を歪曲したと非難し、スモーリーはドレクスラーが科学の基礎を理解していないと応酬した。識者はこの論争を「おしっこ飛ばし競争」に例えたり、「『サタデー・ナイト・ライブ』 のコントを彷彿とさせる」と評することさえあった。

1. 論者
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1.1. K・エリック・ドレクスラー
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K・エリック・ドレクスラーはナノテクノロジーに関する学術的な論文を初めて書いた人物だとされている。著述を通して、またスポークスマンとして、ナノテクノロジーの概念を一般に浸透させた中心的人物でもあった。工学者であったドレクスラーは、物理学者リチャード・ファインマンが1959年に行った講演『ゼアーズ・プレンティ・オブ・ルーム・アット・ザ・ボトム』から大きな影響を受けた。この講演は当時注目されていなかったが、トップダウンの工学的な方法によって個々の原子を操作することが物理的に可能ではないかと提案するものだった。またドレクスラーは遺伝子組換え技術のような先端的な分子生物学からも影響を受けていた。1981年、ドレクスラーは //Proceedings of the National Academy of Sciences// 誌にナノテクノロジーに関する最初の雑誌論文とされる論考を投稿し、リボソームなどの生体系物質が原子を一つ一つ積み上げて分子を構築していることを指摘するとともに、人工的な機械にもそのような能力を持たせることが可能だと主張した。後にドレクスラーはナノテクノロジーを題材とした本を二冊書いた。一般向けの『創造する機械』、専門家向けの『ナノシステムズ』である。また分子ナノテクノロジーの認知と理解を向上させることを目的とした公益団体 Foresight Institute の共同設立者となった。

ドレクスラーが思い描いたナノテクノロジーは現在では分子ナノテクノロジーと呼ばれている。その基本となるアイディアが、原子一個一個を組み立てて分子、特に分子デバイスを作製する分子マシン、すなわち分子アセンブラであった。ドレクスラーは生体系を基盤とするウェット・ナノテクノロジーと、機械工学に近い方式で分子の位置制御を行うメカノ合成による「第二世代」のドライ・ナノテクノロジーとを明確に区別した。ドレクスラーと彼に共鳴する研究者たちはもっぱら後者の方式に力を注いだが、ドレクスラーは分子マシンシステムを作り出す道筋としてどちらも妥当なものだと述べている。

1.2. リチャード・スモーリー
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ライス大学に在籍していた化学者リチャード・スモーリーは、1985年にハロルド・クロトー、ロバート・カール、ジェームズ・ヒース、ショーン・オブライエンらとともにC60フラーレンと呼ばれる炭素同素体を発見したことでもっともよく知られている。カーボンナノチューブなどを含む同種の物質はフラーレンと総称されるようになった。フラーレンの研究と応用はナノマテリアルとナノエレクトロニクスの分野で重要な位置を占めるようになり、その発見によりスモーリー、クロトーおよびカールは1996年のノーベル化学賞を受賞した。

スモーリーはナノテクノロジーに関する公共政策決定でも際立った役割を果たしており、世界的なエネルギー問題や保健問題を解決するためにナノテクノロジーを応用することを精力的に唱道した。そこで提起されたのは、たとえばナノテクノロジーのエネルギー分野への応用や、標的化ドラッグデリバリーのためのナノメディシンの可能性である。スモーリーはカーボンナノチューブについての学術研究を商業化することにも積極的で、カーボン・ナノテクノロジーズ社を創設したほか、バイオテクノロジーとナノテクノロジーに関連するスタートアップ企業2社で科学顧問委員を務めた。スモーリーはドレクスラーとの論争が決着を見た後に、2005年10月に白血病で死亡した。

2. 論争
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2.1. 『サイエンティフィック・アメリカン』誌へのスモーリーの寄稿
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スモーリーは2001年9月に発行された一般向け科学雑誌『サイエンティフィック・アメリカン』のナノテクノロジー特集号に「化学、愛、ナノロボットのこと」と題する論考を書いた。その冒頭でスモーリーは化学反応を原子による複雑なダンスに例えた。

スモーリーは分子アセンブラ、すなわち個々の原子を操作して望みの物質を構築することができるナノロボットの概念を話題に挙げ、アセンブラが意味のある量の物質を生産するのにどれほど時間がかかるかと問いかけた。彼の試算では、単独で活動するアセンブラが1モルの物質を生産するには数百万年の時間がかかるが、自己複製型のアセンブラが1分間にわたって増殖を繰り返したならば、アセンブラ集団は1ミリ秒もかからずに1モルの物質を生産できるとされた。スモーリーはここから論を進めて、自己複製型ナノロボットが突然変異を起こして際限なく自己生産を行い、いわゆるグレイグーが発生するというシナリオや、ビル・ジョイのエッセイ「なぜ未来はわれわれを必要としないのか？」の引用として、ナノロボットが群知能を発達させてある種の生命体となる危険性を論じた。

次に、自己複製型ナノロボットというアイディアにどれほど現実性があるか考察された。スモーリーの言によれば、化学反応の中ではすべての化学結合が相互に絡み合っており、一つの原子の配置は付近にあるすべての原子の位置から多大な影響を受ける。したがって分子アセンブラが機能するには多くの原子を同時に制御しなければならず、そのために多数のマニピュレータ原子を備えていなければならない。ここでスモーリーは分子アセンブラの概念に二つの難点があると主張し、それぞれ「太い指の問題」と「べたつく指の問題」と呼んだ。

スモーリーは最後に再び愛のダンスのアナロジーを持ち出し、「女の子と男の子を互いに向けて圧迫したところで恋は芽生えない」と述べた。

2.2. ドレクスラーの反論
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ドレクスラーはこれに答えて、同年末に分子マニュファクチャリング研究所から「物理学、礎、ナノロボットについて」と題した反論の書簡を公開した。共著者としてロバート・フレイタス、J・ストーズ・ホール、ラルフ・マークルらが名を連ねた。ドレクスラーらはまず「太い指」の問題について、化学反応には必ず5個から15個の原子が関わるというスモーリーの意見を攻撃し、多くの反応では2個の反応物質しか関与しないので、その一方を固定しておいてもう一方を「指」一本で動かすことが可能だと主張した。その証拠として引用されたのは、走査型トンネル顕微鏡 (STM）