[中國青年報]一場風花雪月的化學電影

                                               
14-11-20 下午 5:59

當一滴硝酸銀溶液墜入氯化鈉溶液中,會發生什么?

用肉眼隔著試管看去,會看見澄清的液體很快變得渾濁。但如果用高清攝影機的鏡頭去“看”,則能發現另一種風景:在漆黑的天幕上,雪白的禮花忽然綻放,緩緩聚攏、升騰,又散開,降下無數閃亮的顆粒,如流星一般拖著長長的光跡。

在過去的一個多月里,這個氯化銀沉淀反應和更多化學反應一起,走出試管燒瓶,有的脫去黑乎乎的外衣,有的除掉刺鼻的氣味,以各種奇幻姿態,登上屏幕。

清華大學出版社為這一系列視覺大片擔綱“制片”,中國科學技術大學先進技術研究院擔任“監制”,而“導演”則是一位海歸博士。2014年9月30日,由他們聯合推出的“美麗化學”網站英文版正式上線,10月底中文版也完成推出。網站上線數日,全球“票房”和“口碑”俱佳,包括《時代》官網在內的多家國外主流媒體對這個原創科普項目進行了報道。在國內,一些化學老師已經開始使用這些視頻進行教學。

“我們希望形成一種獨特的化學審美觀,使化學之美親切可愛,從而激發更多孩子和學生的興趣,改變人們對化學的負面印象?!薄懊利惢瘜W”網站介紹中寫道。

美國《赫芬頓郵報》引用這段話并評價道:“任務達成?!?/span>

 化學反應們各有各的性格,光是拿著試管搖一搖可看不出來

畫面中的硫酸銅正在結晶。在深藍的底色中,棱角分明的細碎晶體仿佛憑空出現,不斷生長、墜落,如同冰雹帶雪;三草酸合鐵酸鉀結晶如松枝沖著灌木和草地輕擺;醋酸鈉結晶則充滿現代感,像城市里四通八達的高架橋梁。 “美麗的化學反應”就是從拍攝這些結晶過程開始的。此外,目前上線的視頻還包括沉淀反應、化學花園、顏色變化、金屬置換、產生氣泡、舞動的熒光液滴和煙等。

“反應式很枯燥,但對應的現象非常美妙?!薄皩а荨绷虹徽勂鸹瘜W,語氣中就充滿了感情。在這個清華大學化學系碩士、美國明尼蘇達大學材料學博士看來,“化學反應們各有各的性格,光是拿著試管搖一搖可看不出來”。同樣是在硅酸鈉溶液中,氯化鈣是白色的山峰從地面緩緩升起,氯化鈷是紫紅色的肉質花瓣在暗夜里開放,硫酸鋅則是蛇蟲在大地深處伸展軀體,開通隧道。

“驚艷!”無數網友在看過視頻后贊嘆。

“主要的工夫花在‘尋找美’上?!绷虹f。為了確定拍攝對象,前期準備工作中,他有一半時間都在讀文獻。在他的電腦里,有一個裝了幾千篇文獻的數據庫,“讀了好幾百篇”。一些復雜的化學結構,如DNA宇宙飛船,他則直接找哈佛大學的教授討教。呈現這些影像,需要的硬件條件其實并不復雜:一間化學實驗室,一臺1萬元左右的4K攝影機,一個32T容量的存儲設備和4塊1080p的顯示屏幕。

“最重要的不是硬件,而是兩個人?!绷虹f,“如果沒有他們協助,我拍不出這些美麗的東西?!?/span>

在中科大,陶先剛已經講授了32年化學基礎課,而黃微則是一位年輕女性,擔任實驗教師。在“美麗化學”項目中,他們負責化學反應部分,而梁琰主要負責提出構想、拍攝視頻和后期制作。盡管早就對各種化學反應了如指掌,但第一次看到拍攝完成的素材時,陶先剛和黃微還是感到震撼。

經過半年的籌備,“美麗化學”網站英文版在上線前兩天進行測試。當時,他們使用的是一個普通的公共服務器。僅一天時間,訪問量就迅速攀升,導致服務器癱瘓?!懊利惢瘜W”不得不“舉家搬遷”至新的云平臺上。

《自然》雜志前任主編菲利普·坎貝爾在自己的Twitter上大力推薦,兩家頗有影響力的美國新銳網站將“美麗化學”加入索引,它還登上了《時代》雜志的官網和雅虎首頁,被俄羅斯、加拿大、法國、意大利、匈牙利、希臘和阿根廷的媒體所報道。

那兩天,梁琰坐在電腦前面,不停地刷新搜索引擎,獲取“美麗化學”被轉發和轉載的情況。

“就算化學不是你的菜,就算你每堂化學課都睡著,但你只要看過‘美麗化學’的視頻,就一定會愛上科學的不可思議!”《時代》官網中寫道。但最讓梁琰開心的,并不是這些關注和贊譽,而是自己5歲小女兒的反應。這個小姑娘會央求爸爸,一遍遍播放那些化學反應視頻。無論是氯化鹽“水母”還是堿式硫酸銅“塑料袋”都讓她覺得有趣極了?!拔液孟矚g!”她總是說。

 一滴溶液滴入反應器皿,就是主角正式登場了

這讓梁琰想到自己。他出生于1980年的沈陽,小時候,父親總愛帶他制作網兜,到野外捕捉昆蟲。

“在草叢里發現一只從沒見過的蜻蜓,就像發現了寶藏一樣?!绷虹貞浀?,他對自然的興趣就這樣被父親培養起來,高考時,他第一志愿報了清華大學化學系。他喜歡打電腦游戲,“深知那些精美絢麗的畫面能給人帶來多大的沖擊”。到了大學,他對圖像的興趣讓他學會用專業軟件進行“圖形繪制”,還出版過Photo shop的“自學手冊”。

“科學中有太多漂亮的東西,卻無法用相機直接拍下?!绷虹f,他為細胞蛋白質的結構著迷,也會愛上剛剛切開的硅表面分子重構的狀態。在美國拿到博士學位后,他進入一家專注科學可視化的公司,并直接參與了一套互動式數字教科書的制作。

“他給我看了一些,說中國也能做出這種世界一流水準?!编嵠婊貞浀?,那是3年前的事了,梁琰準備回國,嘗試與他合作。作為清華大學出版社數字教學服務平臺總監,這位“純非理工科男”也自稱“狂熱的科學愛好者”。

“應該說市面上能買到的所有科普書我都看過?!编嵠嬲f,但在看過梁琰發來的美國“互動式教科書”的樣章之后,他一下子感到“中國缺少這樣的東西”。他決定和梁琰合作,最初的想法也是做互動式教科書,但由于成本太高,投入太大,大家最終確定從化學可視化開始做起。

2013年年底,鄭奇為“美麗化學”申請到經費,3個月后,中科大科技傳播與科技政策系引進梁琰為特任副研究員。

“梁琰老師和這個項目都很符合我們未來發展的方向?!痹撓抵魅沃軜s庭表示。這位有物理學背景的教授常常對電視上播放的科教節目感到“看不下去”?!熬褪窃诰幑适?,科學水準嚴重缺乏”。他表示,好的科普作品,一定要兼具科學和人文素養的人來做。

“沒有學校支持,我一個自由職業者做不成這件事?!绷虹f。

最初,他對“化學反應”的設想是拍攝12類,黃微結合自己的想法列出每一類反應的實驗項目,再反復討論。2014年暑假,在中科大化學實驗教學中心三樓盡頭的一間實驗室里,梁琰、陶先剛和黃微每周都會忙活幾個半天。在每個化學實驗拍攝前,他們需準備好所有儀器試劑,并進行多次嘗試,探索反應條件,以捕獲最佳拍攝點。黃微總是穿著白大褂,而陶先剛則因為專注而眉頭緊鎖。梁琰對著攝影機調光、對焦,鏡頭前,常常一滴溶液滴入反應器皿,就是主角正式登場了。在金屬置換反應中,為了讓“鉛”沉重而美麗的樹狀結構得以完好挺直,陶先剛根據經驗,讓反應在硅膠中發生;為了讓“銀”的“枝葉”白凈靚麗,大家又嘗試使用了好幾種不同的反應金屬。

“總體來說,整個拍攝過程就是一個嘗試改進的過程?!秉S微說。

第一次看到制作完成的視頻作品時,鄭奇的感受是“震撼”和“開心”,“因為做到了這種程度,完全好過預期”。而周榮庭的感受則是“驚訝極了”。這位教授在此后為學生和企業家們所講授的課堂中,多次播放這些視頻。

“如果從前看過,我可能就投身化學事業了!”一位企業老總對他說。

 數碼時代的科普視頻無需再附電視臺的“驥尾”或屈就于“垃圾時段”

在“美麗化學”網站上線整整一周后,梁琰收到了一封來自德國的電子郵件。在從世界各地發來的不少郵件中,這封信令他印象深刻。

“你好,‘美麗化學’團隊的每一個人?!?5歲的保羅寫道,“感謝你們將自然之美展現給這個世界!”這位對化學特別癡迷的男孩擁有自己的迷你化學實驗室,他也想拍出精美的化學反應效果,于是向梁琰求助。梁琰收信后第一時間便回復了“方法和建議”,并鼓勵說:“你令我們也感到激動!”

鄭奇則收到了來自葡萄牙英科布拉大學環境教育和科學傳播中心發來的授權申請,希望將“美麗化學”的視頻用于公眾教育服務。而根據他的了解,在清華,一些視頻已經被老師用作課堂展示內容,特別受學生歡迎。2013年獲諾貝爾和平獎的“禁止化學武器組織”將為2015年化學武器使用100周年推出一部紀錄片,也申請將“美麗化學”的一些視頻作為片頭。

“對這些非營利機構和教育機構,我們無償提供視頻使用權?!绷虹f,目前除了極少數商業合作之外,“美麗化學”還在“燒錢”。面對積極的評價,梁琰一直感到壓力。他始終認為,在有相關學科背景的人看來,“美麗化學”目前展示的內容還很單薄。眼下,他既需要一臺高速攝影機,更需要和高手合作。

在看過“美麗化學”的視頻后,中國科教影視協會副會長、中央電視臺“科技之光”主編趙致真特意從國外發來8個字的感慨:驚訝,盛贊。感激,期待。

“數碼時代的科普視頻無需再附電視臺的‘驥尾’或屈就于‘垃圾時段’,完全有條件另辟蹊徑,走向新的廣闊天地?!壁w致真說,“美麗化學”使人得到很大的知識滿足和審美享受,在科學知識含量、藝術表現手法、數字制作技巧各方面均高于國內所有電視臺和制作公司的同類制作。

梁琰把做科普看作一場硝煙彌漫的“搶時間大戰”,要和其他好玩兒的東西去競爭受眾?!白隹破盏娜?,如果一個游戲吸引人,就得親自去打;如果一個電影口碑好,就得親自去看?!彼J為,只有把對科學狂熱的興趣和對新媒體熟練的應用結合在一起,才能做好這件事。2012年8月,梁琰從美國回到中國。那時,他沒有職位,也沒任何人可以依靠。而他想做的領域,更是沒幾個人能弄明白。但他滿腦袋都裝著“互鎖分子”互相纏繞成具有拓撲結構的樣子,沒有空閑用來擔心。

僅僅兩年多以后,他和他美麗的化學,終于點亮了人們的眼睛。


記者 秦珍子 《 中國青年報 》( 2014年11月19日 11 版)http://zqb.cyol.com/html/2014-11/19/nw.D110000zgqnb_20141119_1-11.htm

美麗化學中文版:http://beautifulchemistry.net/cn/

美麗化學英文版:http://beautifulchemistry.net/

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