科學(xué)家，一群為理性代言的智者，一群以嚴(yán)謹(jǐn)著稱的精英，一群時(shí)不時(shí)被大眾調(diào)侃“土氣呆萌”的直腸子。他們的工作常被認(rèn)為是復(fù)雜而冰冷的，與美感和“腦洞”的關(guān)系不大。

的確，美和想象力不是科學(xué)的第一追求，但探索客觀世界的旅程依然不能缺少它們。當(dāng)科學(xué)家涉足“視覺(jué)傳達(dá)”，拿出的作品甚至有可能為人文藝術(shù)領(lǐng)域注入新的靈感。

事實(shí)上，“可視化”在科學(xué)界有著重要的地位。科學(xué)的研究對(duì)象，也許龐大如星空，也許渺小如粒子，也許抽象到難以感知，也許看似簡(jiǎn)單直接，卻隱藏著更深的關(guān)聯(lián)。

突破人眼的極限，打破固有思維的邊界，想方設(shè)法拓寬人類的視野，這些正是科學(xué)家要做到的。

因此，即便將邏輯和真相放在首位，科學(xué)圖片也常常能展現(xiàn)出或奇異詭譎、或絢麗奪目的一面——

天空中的油畫：星云

很多人第一次對(duì)天文產(chǎn)生興趣，就是因?yàn)槟慷昧爽F(xiàn)代天文圖片所記錄的星云爆發(fā)。

然而，如果真的身處太空，我們親眼看到的星云未必如此華麗，因?yàn)椴簧傩窃茍D都經(jīng)過(guò)了上色處理。

當(dāng)爆發(fā)的恒星向四周高速輻射能量的時(shí)候，不同波段的光共同出現(xiàn)，有的可見(jiàn)，有的不可見(jiàn)。設(shè)備所做的，更像是收集信息，科學(xué)家還要完成整理工作。為了將組成星云的不同部分清晰、明確、美觀地呈現(xiàn)出來(lái)，人們會(huì)在必要時(shí)使用所謂的“偽色”。

我們看到的星云圖有不少是科學(xué)和色彩藝術(shù)結(jié)合的作品。芝加哥大學(xué)的藝術(shù)史學(xué)家伊麗莎白·凱斯勒曾在現(xiàn)代天文圖片中看到19世紀(jì)浪漫主義油畫的影子。

比如，M16鷹狀星云的圖片就在色彩上同托馬斯·莫蘭的作品《位于懷俄明州的科羅拉多河上的懸崖峭壁》有著微妙的相似感。

事實(shí)上，這正是一副經(jīng)過(guò)了處理的天文圖片，圖中的藍(lán)色（來(lái)自氧元素）和綠色（來(lái)自氫元素）都是調(diào)整的結(jié)果。在處理之后，M16圖片中的物質(zhì)分布更加清晰，整體也更加美觀。即便沒(méi)有全然一致的原形，這張圖片也極富科學(xué)價(jià)值。

粒子之舞：氣泡室

無(wú)數(shù)線條在畫布上交錯(cuò)、纏繞、分離，留下優(yōu)美的痕跡。如果沒(méi)人提醒，很多觀賞者大概想不到這是一張科學(xué)圖片。

這張圖片來(lái)自氣泡室，直線是不帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，螺旋線是帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡。在科學(xué)家的安排下，肉眼不可見(jiàn)的粒子在氣泡室中起舞，并且留下了用于研究的影像。

氣泡室的前身是查爾斯·威爾遜發(fā)明的云室：通過(guò)溫差在密閉容器里制造過(guò)飽和蒸汽，當(dāng)帶電粒子穿行其中，沿途產(chǎn)生的離子便會(huì)充當(dāng)凝結(jié)核，在粒子所經(jīng)之處留下一道霧珠的軌跡。從這些軌跡的長(zhǎng)短和彎曲程度，科學(xué)家可以分析出粒子的性質(zhì)。

到了1952年，唐納德·格拉澤發(fā)明了功能更強(qiáng)的氣泡室，內(nèi)部應(yīng)用高壓狀態(tài)的液態(tài)氫，闖入的粒子會(huì)沿途留下膨脹的氣泡。和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合之后，整個(gè)裝置不僅能快速拍攝圖片，還能輸出三維記錄。

在一段時(shí)間內(nèi)，氣泡室圖片在物理界叱咤風(fēng)云，成為研究多種粒子的重要工具。這些記載著粒子之舞的影像，也記錄了人們探索世界本質(zhì)的旅程。

看到第四維：超立方

眾所周知，數(shù)學(xué)并不是只關(guān)心三維及以下維度。不過(guò)，由于人類自身的局限，我們很難像觀察立方、平面和線條一樣，直接觀察帶有更高維度特征的對(duì)象。如何以一種較為直白的方式呈現(xiàn)更高的維度曾經(jīng)是一個(gè)大難題，直到數(shù)學(xué)界迎來(lái)了查爾斯·辛頓。

這位英國(guó)數(shù)學(xué)家想到，在二維的紙張上可以畫出三維的立方體，既然如此，那么三位或二維圖片也應(yīng)該能夠表現(xiàn)四維物體。受此啟發(fā)，他發(fā)明了“四維超立方”，從普通圖形延伸影子、投射和展開(kāi)，代表第四維的存在。

這項(xiàng)成果意義非凡。因?yàn)樘^(guò)神秘，在20世紀(jì)之前，高維度往往和與靈異現(xiàn)象相提并論。當(dāng)人們可以直觀感受更高維度的時(shí)候，迷信的氛圍被打破，科學(xué)討論回歸了科學(xué)，辛頓也因此獲得了認(rèn)可。

與此同時(shí)，高緯度和超立方還在藝術(shù)界受到關(guān)注。薩爾瓦多·達(dá)利就曾聯(lián)系數(shù)學(xué)家托馬斯·班科夫，特意了解展開(kāi)的超立方的幾何性質(zhì)。而他的作品《受難》中的十字架也成了最著名的四維超立方體展開(kāi)。

博物學(xué)家的地圖：洪堡的啟示

作為人類標(biāo)記和認(rèn)識(shí)世界的工具，地圖擁有悠久的歷史。然而在19世紀(jì)前，人們并沒(méi)有充分挖掘地圖的潛能。在一般情況下，它更像一種出行人士必備的普通物件，無(wú)非是繪制了人們可能遇到的邊界、山川、城市、建筑，等等。

到了19世紀(jì)，一些科學(xué)家開(kāi)始將科研信息整合進(jìn)地圖，其中包括博學(xué)多才的亞歷山大·馮·洪堡。他一生中有大量時(shí)間在外云游，了解不同地方的動(dòng)植物和環(huán)境。當(dāng)諸多博物學(xué)家將目光集中于一草一木的時(shí)候，洪堡把大量信息融入地圖，讓人們從中看到了生態(tài)。

從海拔到地區(qū)，從動(dòng)植物分布到溫度變化，洪堡為人們開(kāi)啟了珍貴的全局視角。我們所熟知的等溫線、等壓線就來(lái)自他的思考和標(biāo)記。洪堡的圖片不僅信息清楚，而且精致美觀。這位傳奇學(xué)者曾影響了一眾科學(xué)家、思想家和藝術(shù)家。他所繪制的圖片則是象征他成就的豐碑。

受到這些圖片的啟事，人們將目光投向全球季節(jié)溫差及其影響。可以說(shuō)，現(xiàn)代科學(xué)家對(duì)全球變暖的研究也是對(duì)洪堡事業(yè)的繼承。

命運(yùn)示意圖：時(shí)空錐

20世紀(jì)，相對(duì)論的提出讓人們開(kāi)始重新看待時(shí)空。愛(ài)因斯坦的老師赫爾曼·閔可夫斯基甚至斷言：“從此刻開(kāi)始，空間和時(shí)間本身都應(yīng)該退居幕后，只有二者的某種關(guān)聯(lián)含有重大意義。”

既然如此，科學(xué)家是否可以將新的時(shí)空觀較為直接地呈現(xiàn)出來(lái)？當(dāng)然可以，于是時(shí)空錐出現(xiàn)了。

時(shí)空錐以平面代表空間，將第三條軸定義為時(shí)間。圓錐代表光的路徑，將時(shí)空劃分開(kāi)來(lái)。能夠與原點(diǎn)（此刻）有因果關(guān)聯(lián)的事件處在椎體之內(nèi)，這就是科幻迷們津津樂(lè)道的“光錐之內(nèi)就是命運(yùn)”。

這張看似簡(jiǎn)單的示意圖包含了宇宙最重要的秘密之一。如果你就此推測(cè)不同觀察者的經(jīng)歷，還有可能看到一些有趣的現(xiàn)象。比如，在你眼中同時(shí)發(fā)生的兩件事，在別人眼中有可能存在先后順序。

時(shí)空錐是如此簡(jiǎn)潔有力。無(wú)數(shù)人以它為起點(diǎn)，開(kāi)始重新思考我們生活的宇宙。人類對(duì)時(shí)空的探索不會(huì)停止，時(shí)空錐蘊(yùn)含的秘密也將吸引一代代年輕人進(jìn)入物理學(xué)或科幻文學(xué)的大門。

寫在最后

除了上面提到的這些，還有極限生長(zhǎng)的科赫雪花、同大腦做游戲的視覺(jué)幻象圖、為星系分類的哈勃音叉圖、奇異詭譎的莫比烏斯環(huán)……

如果將科學(xué)探索歷程中影響重大的圖片收集起來(lái)，辦一個(gè)畫廊，它將成為世界上最值得一逛的景點(diǎn)。一張張科學(xué)圖片連在一起，就是一部為生動(dòng)的科學(xué)史，記錄了人類探索世界的足跡，還有科學(xué)與人文藝術(shù)交融的瞬間。

這家了不起的畫廊，就在這本書里——

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作者：[英]約翰?D. 巴羅

譯者：唐靜 李盼

《科學(xué)的畫廊：圖片里的科學(xué)史》匯集了200余幅科學(xué)史上的經(jīng)典圖片，這些圖片代表著科學(xué)發(fā)展史中一個(gè)又一個(gè)里程碑。從簡(jiǎn)單的圖表到第一張世界地圖，從手繪圖、照片到計(jì)算機(jī)成像，本書回顧了天文學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)，以圖片講解知識(shí)，展現(xiàn)人類科學(xué)思想發(fā)展史中的高光時(shí)刻。

這不僅是一本簡(jiǎn)單的科學(xué)圖冊(cè)，知名科普作家約翰·D. 巴羅憑借自己深厚的科學(xué)底蘊(yùn)，以散文般優(yōu)美而簡(jiǎn)潔的筆觸，為一幅幅科學(xué)圖片做了精彩的詮釋與注解，展現(xiàn)了它們的深遠(yuǎn)意義和對(duì)科學(xué)發(fā)展的影響，講述了一個(gè)個(gè)極具啟發(fā)性的科學(xué)故事，為喜愛(ài)科學(xué)、歷史、藝術(shù)和哲學(xué)的大眾讀者打開(kāi)一幅別開(kāi)生面的科學(xué)畫卷。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的当科学家决定搞点“花里胡哨”的东西的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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