中国科学家用4k镜头展现科学之美 横扫外国媒体

出品:中国科普博览SELF格致论道讲坛

导语:觉得种种化学方程式、热传导原理对你来说太复杂、太遥远吗?你还记得当第一次看到显微镜下的世界内心发出的惊呼吗?让我们跟着主张“科学本身就很美丽!”的梁琰一起来看看科学带给我们不同以往的感官和思想世界吧!

---嘉宾介绍---

梁琰

美丽科学出品人、美丽化学主创

以下内容由梁琰演讲精编而成:

科学美在哪里?

因为美是主观的,故“科学之美在何处”是不容易回答的一个问题。加上科学涵盖的学科之多,呈现出的美也是各异其趣的。

科学带给我们感官上美的享受──化学反应本身很美丽!

为了引申出科学美的一些答案,梁琰先让观众观赏由美丽科学团队制作的几种化学反应过程的影片:

透过影片,观众能被化学反应进行时本身的美感所触动,甚至震撼,进而对原先

显得枯燥的化学方程式产生好奇心,踏出认识的第一步。梁琰就发想出“能否用化学反应进行艺术创作?”他的答案是肯定的。显微镜头下呈现了沉淀反应、金属置换反应的真实样貌,让人体会到化学反应本身是很美丽的!

生命科学之美

德国科学家同时也是艺术家的恩施特?海克尔的《自然界的艺术形态》就呈现出海洋生物和藻类在显微镜下的生命样态,极美妙可观。而这些自然界的艺术作品也与当时(1900年)的新艺术运动在风格与型态上相互影响。

科学美的另一层面──由认知上的冲击所引逗的美感

我们知道可见光只是电磁波辐射的一小部分;其他大多的电磁波,我们看不到但经常在用,比如说做手机通讯、wifi或做X射线其实都是电磁波的一种。那有一种电磁波叫红外线,各种的周围的事物(包括我们自己)都在发射红外线,如果我们能够拍摄到这些红外线,再把这个红外线转换成温度的信息,这就是热成像的原理。

先看一个熟悉的可见光图像:

再看看红外热像仪下它是这样的:

这张图中的颜色其实是温度,所有的点的温度我们都可以测试到,包括图中人的额头、拿的冰激凌,这一张图像里面其实有非常多其他的信息。特别值得强调的是:气球在可见光下是不透明的;在红外热像仪下它就是透明的,所以这个波段的红外线,是可以穿过这个气球的。但是眼镜在可见光下是透明的但是在红外线上却是不透明的……有很多很奇妙的现象。

科学给了我们一双新的眼睛来感知世界

很亮的地方就是很热的;很蓝的、很黑的地方就是很冷的地方。大家看到水是很热的,像岩浆一样被浇下来。另外大家看到热传导的过程──杯子本来是凉的,慢慢热起来──这些在可见光下都是看不见的,但是在热像仪里面就可以看到。

不单是可以观测,其实我们可以设计实验!

如果去摸一个纸板和一个铜片的话,哪个更凉一些?大家都知道是铜片。为什么铜片会更凉一些呢?我们可以用热像仪来做一个实验,来做一个对比。

(经过处理之后,贴了胶布的铜片和纸板,基本上都是同一个温度,不会受到反射的影响)

(把铜片和纸板放在桌上,然后用手去接触它)

注意看到铜片是不是热起来了!手的温度也不同了!根据这个实验:感觉铜片是凉的,这是正确的,打开手之后发现温度确实降低了,为什么?因为铜片是一个热的良导体,你手上的热很容易就传到了整个铜片;但是纸板是一个热的不良导体,所以热聚集在手下方。但是铜片就真的很凉吗?其实不一定。大家看到的大部分的铜片其实要比纸板热,但从我们感知上来说,手下的这部分跟纸板来比的话,确实要来得凉。

以上这些图像,让你去注目观测,引发思考、使你提问。

所以这是科学的另外的一种美──让你体验新知

费曼的艺术家的朋友说“我艺术家的话看一朵花,我能看到这朵花的美,但是你一个科学家的话,你要把这个花拆开,其实你就看不到这个花的美了。”但费曼的回答是这样,他说“我可以欣赏一朵花的美,同时,我可以看到更多的我的艺术家朋友看不见的──我可以想象花朵的细胞中正在发生复杂的行为也是很美的……在进化过程中,花朵用颜色来吸引昆虫是很有意思的,这说明昆虫是可以看到颜色的。这就引出了一个问题:低等动物是否也有审美的能力?审美能力到底是干嘛用的?面对所有的这样的有趣的问题,科学知识仅仅的是增加了我们对一朵花的给我们的兴奋、神秘和敬畏。”梁琰觉得没有谁比费曼的这句话概括的更好,这是一种科学的力量──它给我们对于认知层面,增加我们对美的感受。

“科学美在哪里?”有三个层面

第一个层面──科学本身就是美丽的,比如这些化学反应。第二个层面──科学增加我们对世界的认识,让我们从崭新的视角来欣赏这个世界。最后一个层面──其实就是很多像爱因斯坦、像杨振宁、像李政道这样的物理学家──在经过多年的研究,发现深层次的自然运作规律是很美的。梁琰觉得这是终极的一种美丽。