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如何在科学研究过程中培养艺术细胞?评肯尼思《雪花的答案》

发布于:2020-01-09 12:40:12发布者:天晴网友| 评论:1条

“深蓝的太空点缀着幽暗星光,烘托着两颗耀眼的星辰。好像经过设计师周密的计算一样,这两颗星辰整体具有规则的六边形状,从中心的小六边形的六个角分别长出了相同的树枝,组成具有六个花瓣的神秘花朵。花朵颜色像冰,半透明,局部闪烁着七彩的光晕,好像经过打磨的宝石”,这是《雪花的答案冰冻艺术中的科学》一书的封面带给我的遐思。这唯美的画面深深地吸引了我,让我有幸深入认识这种看似寻常的宝贝——雪花。

“白雪却嫌春色晚,故穿庭树作飞花”,“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”,“山舞银蛇,原驰蜡象,欲与天公试比高”……从古至今,并不缺乏赞美雪花之美的诗词佳篇,而《雪花的答案冰冻艺术中的科学》的独特之处在于从微观的角度对单独一片雪花的艺术美进行深入细致的刻画,运用照片的形式将雪花不为人知的微观美呈现在读者面前。很多人只知道雪花是小小的冰晶,稍微渊博一点的人可能注意到雪花的六边形片状结构,却很少有人知道雪花还有很多形态。这本书给人的第一印象是一本摄影集,欣赏几百张照片的过程中不时让人惊叹大自然的鬼斧神工!原来雪花还有这么多婀娜多姿的体态!钻石星尘、星形树枝、柱状晶、针状晶、冠状晶……每一张雪花都是独一无二的,就像世界上找不出两个完全相同的人一样。然而,每一片雪花却又有相通之处,它们像是被某种神秘的对称基因控制,让它们总是具有完美的六边形状——这正是微观雪花的神奇和魅力之处,也是雪花艺术美的体现。

与通常的摄影集不同的是,《雪花的答案冰冻艺术中的科学》不单呈现了雪花的艺术美,还深入浅出地阐述了其背后的科学原理。宏观上,作者从雪花形成的天气因素、地理位置因素阐述了水蒸气与雪花晶体的转换物理学过程。为了通俗易懂,作者利用生活化的实验,结合形象生动的图示方法,告诉读者雪花之所以具有千变万化的形态,是因为雪花形成时具有不同的温度和湿度。因为雪花在生长和飘落的过程不会经历完全一致的路径,所以不会经历一样的温度和湿度环境,因此世界上没有两片完全相同的雪花。微观上,雪花的本质是水的固态晶体。从结晶学的角度,论述水分子的排列过程才能解释清楚为什么所有雪花都具有六边形形状。结晶学是一门比较抽象难懂的科学,至少需要高中以上的教育经历才能看懂。鉴于此,作者列举了生活中常见的食盐的立方体形状说明了晶体结晶学形态;运用硬币来示例分子的排列结构,解释了雪花为什么是完美的六边形而不是五边形或者其它。传播心理学家认为,普通公众容易对他们不熟悉和不理解的事物产生心理疏远和恐惧,比如科学。这本书很好地规避了这一障碍。在讲述结晶学知识的时候,作者并没有将结晶学知识放入科学的框架,而是让读者潜移默化地就学习了科学知识。至少对于我来说,我并没有刻意绕开论述雪花成因的章节,因为读它的过程是轻松和愉快的。

实话实说,作为一名理工男,我缺乏艺术细胞,读这本书收获的更多的是科学知识,对于这本书的艺术性我却说不清道不明。这不禁使我发自内心地敬佩该书的作者肯尼思——加州理工大学的一位物理系教授。同样是理工科背景,他为何能有如此高的艺术造诣,创作出这样令人身心愉悦的作品?如何才能在科学研究过程中培养艺术细胞?结合肯尼思教授的经历,我认为有几点品质对于提升艺术修养非常重要。

第一是要有意发现美。肯尼思对雪花的科学及艺术的造诣离不开他从小对雪花的热爱和观察。肯尼思上小学生时,每逢下雪天,他都会和小伙伴们一起去雪地打雪仗、堆雪人、滑雪……也许是一次不经意的一瞥,肯尼思发现有的雪花具有规则的几何图案,从此他一发不可收拾,经常拿着放大镜主动去观察雪花,目的是找到又大又美的雪花图案。这些有意识地观察对肯尼思的人生产生了重要的影响,使他日后成为了一名研究分子动力学的科学家,并创作了许多关于雪花科学和美的著作。受肯尼思的启发,我回过头来看自己曾经的研究工作,才发现我和这么多美失之交臂!作为一名地质工作者,我的研究需要观察大量的矿物岩石标本,一种很常见的方法是将标本切成薄片后放在显微镜下观察,就像肯尼思在显微镜下观察雪花一样。以前注意力都集中在鉴定矿物种类、判别矿物形成顺序等等,从来没有从美学的角度认真审视这些样品。翻看以前拍摄的显微镜照片才发现,世界不缺乏美,缺乏的是发现美的眼睛和意识!

正交偏光显微镜下的彩色白云母

第二是勇于探索美。肯尼思对雪花疯狂的热爱,让他成了名副其实的暴风雪追逐者。一到冬天,当北方的居民南下到温暖的海滩度假时,肯尼思就带着家人逆行而上,哪里有雪哪里就有他们的身影。为了等待暴风雪的来临,他们经常需要冒着严寒在户外等待一个星期或者更长时间。为了拍摄这些雪花,他们有时需要连续作业几十个小时。在寒冷环境下身体四肢都会变得僵硬,一般日常行动都会变得比平时更加困难。在恶劣的天气中,加上连续工作的疲劳,让本就是精细活的雪花拍摄变得更加困难。可以想象,每一张漂亮的雪花背后都承载着肯尼思及家人艰辛的付出。这种艺术中对美的探索精神和科学研究中对真理的探索精神本质上并无什么差别,美不会告诉你她在哪,需要你自己付出努力去追逐、探索和发现!

第三是要勤于记录美。音乐家谱写曲谱来记录自然的美丽声音,画家用笔墨丹青来记录他们看到的美景,肯尼思用摄影的方法来记录美丽的雪花。雪花是渺小和短暂的,这决定了拍摄雪花不是一件容易的事。为此,肯尼思专门研究、不断探索,开发了一套利用微距相机和显微镜拍摄雪花的技术。对于我们一般人来说,也许并不需要复杂而又昂贵的摄影装备,现在的摄影工具足够先进,需要的是我们把手动起来按下快门、拿起笔头。当你在观察标本的过程中,当你在记录实验现象时,总会遇到那么一刹那触动你的美学神经,让你发现科学的美妙!这时请毫不犹豫的将你发现的美记录下来,这并不会花费你许多功夫,却能将稍纵即逝的艺术灵感变成永恒。日积月累,说不定若干年后你也能将这些记录整合成一部艺术集!

即使做到这些,你也许仍旧不能成为一名艺术家。也许你会问:培养艺术细胞有什么用?我的回答是艺术和科学有时候是相通的,就像庞加莱说的那样,科学家研究大自然并不是因为它一定要有用,而是因为喜欢,之所以喜欢,是因为它很美。如果在你的科研过程中有意地去发现美、探索美、记录美,那么你一定会得到丰厚的回报,无论是精神上还是物质上,就像肯尼思教授那样!

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