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一场风花雪月的化学电影

  当一滴硝酸银溶液坠入氯化钠溶液中,会发生什么?

  

  用肉眼隔着试管看去,会看见澄清的液体很快变得浑浊。

  

  但如果用高清摄影机的镜头去“看”,则能发现另一种风景:在漆黑的天幕上,雪白的礼花忽然绽放,缓缓聚拢、升腾,又散开,降下无数闪亮的颗粒,如流星一般拖着长长的光迹。

  

  在过去的一个多月里,这个氯化银沉淀反应和更多化学反应一起,走出试管烧瓶,有的脱去黑乎乎的外衣,有的除掉刺鼻的气味,以各种奇幻姿态,登上屏幕。

  

  清华大学出版社为这一系列视觉大片担纲“制片”,中国科学技术大学先进技术研究院担任“监制”,而“导演”则是一位海归博士。

  

  2014年9月30日,由他们联合推出的“美丽化学”网站英文版正式上线,10月底中文版也完成推出。

  

  网站上线数日,全球“票房”和“口碑”俱佳,包括《时代》官网在内的多家国外主流媒体对这个原创科普项目进行了报道。在国内,一些化学老师已经开始使用这些视频进行教学。

  

  “我们希望形成一种独特的化学审美观,使化学之美亲切可爱,从而激发更多孩子和学生的兴趣,改变人们对化学的负面印象。”“美丽化学”网站介绍中写道。

  

  美国《赫芬顿邮报》引用这段话并评价道:“任务达成。”

  

  化学反应们各有各的性格,光是拿着试管摇一摇可看不出来

  

  画面中的硫酸铜正在结晶。在深蓝的底色中,棱角分明的细碎晶体仿佛凭空出现,不断生长、坠落,如同冰雹带雪;三草酸合铁酸钾结晶如松枝冲着灌木和草地轻摆;醋酸钠结晶则充满现代感,像城市里四通八达的高架桥梁。

  

  “美丽的化学反应”就是从拍摄这些结晶过程开始的。此外,目前上线的视频还包括沉淀反应、化学花园、颜色变化、金属置换、产生气泡、舞动的荧光液滴和烟等。

  

  “反应式很枯燥,但对应的现象非常美妙。”“导演”梁琰一谈起化学,语气中就充满了感情。

  在这个清华大学化学系硕士、美国明尼苏达大学材料学博士看来,“化学反应们各有各的性格,光是拿着试管摇一摇可看不出来”。

  

  同样是在硅酸钠溶液中,氯化钙是白色的山峰从地面缓缓升起,氯化钴是紫红色的肉质花瓣在暗夜里开放,硫酸锌则是蛇虫在大地深处伸展躯体,开通隧道。

  

  “惊艳!”无数网友在看过视频后赞叹。

  

  “主要的工夫花在‘寻找美’上。”梁琰说。为了确定拍摄对象,前期准备工作中,他有一半时间都在读文献。在他的电脑里,有一个装了几千篇文献的数据库,“读了好几百篇”。一些复杂的化学结构,如DNA宇宙飞船,他则直接找哈佛大学的教授讨教。

  

  呈现这些影像,需要的硬件条件其实并不复杂:一间化学实验室,一台1万元左右的4K摄影机,一个32T容量的存储设备和4块1080p的显示屏幕。

  

  “最重要的不是硬件,而是两个人。”梁琰说,“如果没有他们协助,我拍不出这些美丽的东西。”

  

  在中科大,陶先刚已经讲授了32年化学基础课,而黄微则是一位年轻女性,担任实验教师。在“美丽化学”项目中,他们负责化学反应部分,而梁琰主要负责提出构想、拍摄视频和后期制作。

  

  尽管早就对各种化学反应了如指掌,但第一次看到拍摄完成的素材时,陶先刚和黄微还是感到震撼。

  

  经过半年的筹备,“美丽化学”网站英文版在上线前两天进行测试。当时,他们使用的是一个普通的公共服务器。仅一天时间,访问量就迅速攀升,导致服务器瘫痪。“美丽化学”不得不“举家搬迁”至新的云平台上。

  

  《自然》杂志前任主编菲利普·坎贝尔在自己的Twitter上大力推荐,两家颇有影响力的美国新锐网站将“美丽化学”加入索引,它还登上了《时代》杂志的官网和雅虎首页,被俄罗斯、加拿大、法国、意大利、匈牙利、希腊和阿根廷的媒体所报道。

  

  那两天,梁琰坐在电脑前面,不停地刷新搜索引擎,获取“美丽化学”被转发和转载的情况。

  

  “就算化学不是你的菜,就算你每堂化学课都睡着,但你只要看过‘美丽化学’的视频,就一定会爱上科学的不可思议!”《时代》官网中写道。

  

  但最让梁琰开心的,并不是这些关注和赞誉,而是自己5岁小女儿的反应。

  

  这个小姑娘会央求爸爸,一遍遍播放那些化学反应视频。无论是氯化盐“水母”还是碱式硫酸铜“塑料袋”都让她觉得有趣极了。“我好喜欢!”她总是说。

  

  一滴溶液滴入反应器皿,就是主角正式登场了

  

  这让梁琰想到自己。他出生于1980年的沈阳,小时候,父亲总爱带他制作网兜,到野外捕捉昆虫。

  

  “在草丛里发现一只从没见过的蜻蜓,就像发现了宝藏一样。”梁琰回忆道,他对自然的兴趣就这样被父亲培养起来,高考时,他第一志愿报了清华大学化学系。

  

  他喜欢打电脑游戏,“深知那些精美绚丽的画面能给人带来多大的冲击”。到了大学,他对图像的兴趣让他学会用专业软件进行“图形绘制”,还出版过Photo shop的“自学手册”。

  

  “科学中有太多漂亮的东西,却无法用相机直接拍下。”梁琰说,他为细胞蛋白质的结构着迷,也会爱上刚刚切开的硅表面分子重构的状态。

  

  在美国拿到博士学位后,他进入一家专注科学可视化的公司,并直接参与了一套互动式数字教科书的制作。

  

  “他给我看了一些,说中国也能做出这种世界一流水准。”郑奇回忆道,那是3年前的事了,梁琰准备回国,尝试与他合作。

  

  作为清华大学出版社数字教学服务平台总监,这位“纯非理工科男”也自称“狂热的科学爱好者”。

  

  “应该说市面上能买到的所有科普书我都看过。”郑奇说,但在看过梁琰发来的美国“互动式教科书”的样章之后,他一下子感到“中国缺少这样的东西”。

  

  他决定和梁琰合作,最初的想法也是做互动式教科书,但由于成本太高,投入太大,大家最终确定从化学可视化开始做起。

  

  2013年年底,郑奇为“美丽化学”申请到经费,3个月后,中科大科技传播与科技政策系引进梁琰为特任副研究员。

  

  “梁琰老师和这个项目都很符合我们未来发展的方向。”该系主任周荣庭表示。这位有物理学背景的教授常常对电视上播放的科教节目感到“看不下去”。“就是在编故事,科学水准严重缺乏”。他表示,好的科普作品,一定要兼具科学和人文素养的人来做。

  

  “没有学校支持,我一个自由职业者做不成这件事。”梁琰说。

  

  最初,他对“化学反应”的设想是拍摄12类,黄微结合自己的想法列出每一类反应的实验项目,再反复讨论。2014年暑假,在中科大化学实验教学中心三楼尽头的一间实验室里,梁琰、陶先刚和黄微每周都会忙活几个半天。

  

  在每个化学实验拍摄前,他们需准备好所有仪器试剂,并进行多次尝试,探索反应条件,以捕获最佳拍摄点。

  

  黄微总是穿着白大褂,而陶先刚则因为专注而眉头紧锁。梁琰对着摄影机调光、对焦,镜头前,常常一滴溶液滴入反应器皿,就是主角正式登场了。

  

  在金属置换反应中,为了让“铅”沉重而美丽的树状结构得以完好挺直,陶先刚根据经验,让反应在硅胶中发生;为了让“银”的“枝叶”白净靓丽,大家又尝试使用了好几种不同的反应金属。

  

  “总体来说,整个拍摄过程就是一个尝试改进的过程。”黄微说。

  

  第一次看到制作完成的视频作品时,郑奇的感受是“震撼”和“开心”,“因为做到了这种程度,完全好过预期”。而周荣庭的感受则是“惊讶极了”。

  

  这位教授在此后为学生和企业家们所讲授的课堂中,多次播放这些视频。

  

  “如果从前看过,我可能就投身化学事业了!”一位企业老总对他说。

  

  数码时代的科普视频无需再附电视台的“骥尾”或屈就于“垃圾时段”

  

  在“美丽化学”网站上线整整一周后,梁琰收到了一封来自德国的电子邮件。在从世界各地发来的不少邮件中,这封信令他印象深刻。

  

  “你好,‘美丽化学’团队的每一个人。”15岁的保罗写道,“感谢你们将自然之美展现给这个世界!”

  

  这位对化学特别痴迷的男孩拥有自己的迷你化学实验室,他也想拍出精美的化学反应效果,于是向梁琰求助。

  

  梁琰收信后第一时间便回复了“方法和建议”,并鼓励说:“你令我们也感到激动!”

  

  郑奇则收到了来自葡萄牙英科布拉大学环境教育和科学传播中心发来的授权申请,希望将“美丽化学”的视频用于公众教育服务。而根据他的了解,在清华,一些视频已经被老师用作课堂展示内容,特别受学生欢迎。

  

  2013年获诺贝尔和平奖的“禁止化学武器组织”将为2015年化学武器使用100周年推出一部纪录片,也申请将“美丽化学”的一些视频作为片头。

  

  “对这些非营利机构和教育机构,我们无偿提供视频使用权。”梁琰说,目前除了极少数商业合作之外,“美丽化学”还在“烧钱”。

  

  面对积极的评价,梁琰一直感到压力。他始终认为,在有相关学科背景的人看来,“美丽化学”目前展示的内容还很单薄。眼下,他既需要一台高速摄影机,更需要和高手合作。

  

  在看过“美丽化学”的视频后,中国科教影视协会副会长、中央电视台“科技之光”主编赵致真特意从国外发来8个字的感慨:惊讶,盛赞。感激,期待。

  

  “数码时代的科普视频无需再附电视台的‘骥尾’或屈就于‘垃圾时段’,完全有条件另辟蹊径,走向新的广阔天地。”赵致真说,“美丽化学”使人得到很大的知识满足和审美享受,在科学知识含量、艺术表现手法、数字制作技巧各方面均高于国内所有电视台和制作公司的同类制作。

  

  梁琰把做科普看作一场硝烟弥漫的“抢时间大战”,要和其他好玩儿的东西去竞争受众。

  

  “做科普的人,如果一个游戏吸引人,就得亲自去打;如果一个电影口碑好,就得亲自去看。”他认为,只有把对科学狂热的兴趣和对新媒体熟练的应用结合在一起,才能做好这件事。

  

  2012年8月,梁琰从美国回到中国。那时,他没有职位,也没任何人可以依靠。而他想做的领域,更是没几个人能弄明白。

  

  但他满脑袋都装着“互锁分子”互相缠绕成具有拓扑结构的样子,没有空闲用来担心。

  仅仅两年多以后,他和他美丽的化学,终于点亮了人们的眼睛。

  

  

  

  

  

  

  

  

  本报记者 秦珍子 《 中国青年报 》( 2014年11月19日 11 版)http://zqb.cyol.com/html/2014-11/19/nw.D110000zgqnb_20141119_1-11.htm

 
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