，比如分子键长和原子半径都小于纳米尺度，通常用埃来表示。
皮米（pieter）代表万亿分之一米，在该尺度的测量中也十分常用，100 皮米等于 1 埃，1000 皮米等于 1 纳米。“皮”（pi）在西班牙语中意为 “少量、一点点”，1960 年，它与 “纳”（nano）、“飞”（feto）一同被采纳为公制前缀。“飞” 源自古丹麦语中表示 15 的词汇，代表千万亿分之一，即 10 的负 15 次方。在 “飞” 之后是 “阿”（atto），源自古丹麦语中表示 18 的词汇，而后是 20 世纪 90 年代初被采纳的 “仄”（zepto）和 “么”（yocto）。这两个前缀分别代表 10 的负 21 次方（一秭分之一）和 10 的负 24 次方（一么分之一），词源分别为拉丁语和希腊语中表示 “七” 和 “八” 的词汇。
飞米尺度在核物理中用于测量原子核，阿米尺度则用于测量亚原子粒子，而仄米和么米则极少用于距离测量。不过，我们有时会用仄秒来测量量子时间尺度，用么克来测量亚原子粒子的质量。在科幻作品中，偶尔会出现 “飞技术”（fotech）和 “皮技术”（pitech）这类说法，尽管如今人们并未对其展开深入研究。皮技术一般指由少数原子构成的技术，比如最简单的分子；与之相反，纳米技术涉及的机器则由数千、数百万甚至数十亿个原子构成。
生物细胞和大多数细胞器都处于微观尺度，而纳米尺度指的是比这些结构更小、但仍由大量原子组成的尺度。例如，一条 dna 链包含约 1800 亿个原子，许多病毒的原子数量达到十亿级别，即便是脊髓灰质炎病毒这类极小的病毒，也含有数百万个原子。飞技术则是利用质子、中子和其他亚原子粒子制造器件，实现亚原子尺度的技术研发。我们会在文末进一步探讨这些概念，而就本次的探讨而言，纳米技术指的是所有与病毒尺度相当或更小、且仍由普通原子构成的机器。
我们无法指望完整的设备能在皮米尺度运作，不过皮技术的产物可能会成为纳米机器人的微小部件，比如由石墨烯片制成的齿轮，直径可能仅有十几个原子。我认为皮米机器人并不可能存在，而飞技术的研究则会涉及时空扭曲、弦理论应用或是其他奇异的物质形态。这一区分十分重要，因为在 20 世纪后期，尽管我们已经知道原子是构成物质的最小基本单元，且量子力学在原子尺度带来了诸多重大挑战，但我们仍一度认为技术的微型化可以无限进行下去。
如今，我们实际上已经在原子尺度开展研究，尽管方式还相对粗糙和简单，而且我们认为技术的微型化已经几乎触底。下周，我们将探讨亚亚原子尺度以及弦理论等概念，届时会发现，即便是在那个尺度，技术的微型化空间也十分有限。要了解技术的发展极限，我们需要探索物质和能量的物理约束条件，但在深入探讨这些之前，我们不妨先思考一下，纳米技术为何会如此备受青睐。
我已经记不清第一次听到 “纳米技术” 这个词是在什么时候，或许是在《星际迷航：下一代》的某一集里。但让我第一次见识到它的全部潜力，并开始深入思考这一技术的，是我十几岁中期时看的那部当时最爱的漫画《毁灭博士 2099》。90 年代看了《x 战警》动画系列后，我开始迷上漫画，后来又接触到漫威受赛博朋克风格启发创作的 2099 系列漫画，最先看的就是《x 战警 2099》。这也是我踏入更广阔的赛博朋克领域的契机，而在一次漫威的跨界联动剧情中，我又了解到了漫威 2099 系列的其他几部作品。
也正因如此，我一开始并不知道毁灭博士是个反派，反而一下子就喜欢上了这个角色。不得不承认，我对很多科幻故事里的反派都颇有好感。在《毁灭博士 2099》中，毁灭博士在 2099 年醒来，患上了失忆症。在漫画后续的剧情中，他对纳米技术的应用程度之低感到十分诧异，毕竟这项技术的多功能性堪称惊人。他描绘了纳米技术的种种应用：将垃圾转化为钻石，清理石油泄漏并以此生产食物。他对纳米技术的畅想以及对这项技术的精妙运用，真正勾起了我的好奇心。
事实上，纳米技术在科幻作品中往往并未得到充分运用，这是因为和瞬间移动、时间旅行、星际复制机以及全息甲板一样，纳米技术很容易被赋予过于夸张的能力，这就会引发一系列问题：比如他们为何不直接复制出整支舰队，或是将病毒从病人身体里瞬间传送出去？在科幻作品中，纳米技术要么被作者严格限制使用，要么被当作无所不能的魔法棒。后一种设置其实也有一定的合理性，因为从理论上来说，纳米技术能够完成一系列令人惊叹的任务，但它也存在非常现实的局限性。
例如，我们无法将一堆随意的垃圾变成钻石，因为钻石由碳原子构成，而大多数垃圾中，碳的占比微乎其微。如今，我们正在探索纳米技术，这项技术即将重塑从医疗到制造业的所有领域。但如果生命的存续和文明的崛起，并不取决于他们创造了什么，而是取决于他们所呼吸的空气呢？
即便拥有足够的碳元素，我们还面临着另一项挑战：制造出只有一个原子宽的探测器，以此精准放置每一个原子。在这种情况下，让微型机器人建造一台更大的机器，专门利用碳原料制造钻石，或许会更为合理 —— 而这项技术我们如今已经掌握。尽管如此，这一例子也恰好引出了纳米技术中的 “粘手问题”。
纳米技术中的 “粘手问题”，指的是微型机器或纳米机器人在尝试操控单个原子或分子时所遇到的困难。这是因为在纳米尺度，分子间作用力的影响相对显著，范德华力、静电力，甚至是少量水汽带来的轻微粘附力，都会导致物体粘在纳米机器人的操作工具上，使得精准操控变得极具挑战性。事实上，科学界对于单原子操控究竟是