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设计

基础化学方程式变成视频,就是“烧杯里的国家地理”

李麑2017-11-29 07:36:14

有你意想不到的美感


金属置换2: 奇幻森林

11 月 22日,一个名为“重现化学”(Envisioning Chemistry)的网站上线了一条两分多钟的视频,毛绒绒的织理像植物一样迅速形成又剥落,画面中出现了几组化学方程式。清华美院毕业的朱文婷是这条视频的拍摄者。她使用微距摄影和显微摄影拍下了一块锌片放入硝酸银、硝酸铅、硫酸铜和氯化锡溶液后发生的置换反应,那些毛绒绒的织理是锌片表面生长出的微晶。

这个网站今年 10 月刚刚上线,目前一共制作了 15 条视频,每条片长都在 1~2 分钟。1980 年出生的梁琰是这个网站的创办人,如今他是中国科学技术大学科学传播系的研究员,他试图让那些发生在试管、烧瓶里的事情变得可见。

和“奇幻森林”一样,每条视频拍摄的都是最基本的化学反应,置换、放热、电沉积、金属溶解、结晶等等。梁琰曾在接受 Chemistry World 采访时谈到,他特意避开类似爆炸之类复杂而危险的化学实验,“我们想证明的是,即便再简单的化学反应也可以很迷人。”

锌与硝酸铅反应置换出铅
锌与硝酸银反应置换出银
锌与硫酸铜反应置换出铜

梁琰在美国明尼苏达大学双城分校读博士,发现身边许多从化学、材料学、生物毕业的理工科生都在做科学可视化的工作。梁琰也选择了一间科学可视化公司 Digzyme,作为“科学动画师”参与制作了一本电子书 E.O Wilson's Life on Earth

之后他做了一段时间的自由职业者,为世界各地的科研人员提供可视化服务,Science 等学术期刊就曾使用过他制作的图作为封面。

2014 年回国之后,他继续在做科学可视化的工作。与清华大学出版社合作开发的“美丽化学”项目,2014 年底中英文网站上线。他们使用的拍摄工具包括显微摄影、红外热成像摄影、高速摄影以及 4K 超高清摄影,利用它们捕捉化学反应中的缤纷色彩和微妙细节。更细微的分子尺度,则使用三维动画和互动技术。

梁琰称他们想刺激人们形成独特的科学审美观,不像曾经电视上出现的落后科普节目,需要靠“编故事”来吸引眼球,也不能像摇一摇试管那样乏味。朱文婷称她在这里发现了一个“藏匿于真实世界的王国”、“朴素而又简单”。

中英文网站上线之后获得了各种反馈,除了“如果中学看过这个我就不会讨厌化学了”,梁琰特别提及一个美国高中老师的邮件,“在高中化学实验中,我们可以让孩子对科学兴奋的手段是有限的,资源、安全、材料成本、做实验需要的准备工作和时间,这些都限制我们完成让孩子们对化学和科学产生兴趣这一目标”。梁琰开发了一套化学教学视频“仟问学堂”,涵盖了高中化学课程中大部分的化学反应,并真实记录了化学反应细节和规范操作。

电沉积

他们的微信公众号时常推送视频截图作为“手机壁纸”,这是最“接地气”的应用。梁琰曾谈到,2014 年上线的“美丽化学”所展示的内容还很单薄,视觉层面的美可以打破界限,激发兴趣。

美国在科学可视化领域走得更前,分子生物学博士 Janet Iwasa 被认为是其中代表。她在毕业后专门去好莱坞学了几个月的三维电脑动画制作,如今成为了一名“分子动画师”,她用可视化的手段展示艾滋病病毒的生命周期。

Janet 在 Ted 演讲中称,尽管科学家们花了十多年时间研究 HIV 病毒,但面对公众时,他们只会用一张简单的示意图,纸和笔似乎是许多生物学家表达工具的极限。Janet 的团队用动画制作 HIV 病毒感染人体细胞的过程,以及医学治疗如何对抗病毒。这个团队更大,包括生物学家、动画师、程序员,他们只做了一个免费的开源软件 Molecular Flipbook,生物学家可以利用这个软件设计自己的分子动画。


(文中视频及图片均来自“重现化学”官网)

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