《美丽的化学反应》《美丽的化学结构》，梁琰著，清华大学出版社2016年1月出版
■本报记者 张文静
化学反应之美在于其绚丽的色彩和多姿的形态，化学结构之美在于分子内原子排列的神奇，而化学仪器之美，则蕴涵在古色古香仪器的人文情怀里。
提到化学，人们想到的往往是身穿白大褂的实验人员、冰冷枯燥的仪器，或者瓶瓶罐罐里装着的神秘溶液。但是，《美丽的化学反应》和《美丽的化学结构》两本书却用图片和文字告诉大家，在不同物质的融合过程中，在不为人知的微观世界里，化学也在绽放着别样的美丽。
“老古董”装置：化学的起点
一个直径约为38厘米的球形玻璃容器与抽气筒相连接，在玻璃容器上方有一个可放入实验对象的口，开口上面再加上一个可用胶状物质密封的黄铜盖子。这就是英国化学家波义耳改良的真空泵。
正是借助这种真空泵，波义耳进行了大量的真空实验，最终发现了声音无法在真空中传播、蜡烛无法在真空中燃烧等现象。在此之后，众多科学家对燃烧本质进行了深入研究，最终引爆了著名的化学革命。
如今，类似真空泵这种早期的化学实验装置，只能静静地躺在历史的角落里，蒙上了厚厚的尘埃。但中国科学技术大学科技传播与科技政策系副研究员梁琰却固执地将这些“老古董”从故纸堆里翻了出来，因为在他看来，“所有化学成就的起点，正是来源于历史上这些简陋的设备”。
这些古老的化学装置也因此成为了梁琰的新书《美丽的化学反应》和《美丽的化学结构》中的主角之一。为此，梁琰特意找来朋友陈磊，用精美的手绘图重现了12位重要科学家的近30组历史装置。同时，又用计算机动画（CG）图像，复原了其中15组历史装置。
精准重现这些装置并不容易。
首先，选题就花费了梁琰大量的精力，以确保选择的科学家和装置都是最有代表性的。随后，梁琰还找到了这些化学家的原始手稿，从中一点点梳理出装置的长、宽、高、材质、使用方法，再把数据交给复原团队。
“我们还设定了一个明确目标，那就是书中的每一张图片都是我们自己创作的，我们不使用任何一张其他来源的图片。”梁琰介绍说，这也是两本书从开始准备到最后交稿，一共打磨了1年多时间的原因。
“手绘图艺术家陈磊和CG复原图合作方上海映速对项目全身心投入，确保了项目的最高品质。书中的CG图复原之所以能完成，也是因为我们得到了一位高中学生家长对‘美丽化学’项目的10万元无偿捐款。”梁琰说。
其实，化学实验装置内容还只是这两本书内容的一部分。除此之外，书中还展现了大量精美的图片，描绘了很多既有美感，又具有科学意义的化学结构，并将化学反应中和反应产物的绚丽色彩和多姿形态展现出来。比如，在书中，读者既可以看到金属锌在硝酸银溶液中置换出金属银时，如雪花般飘落的情景，也可以看到当硝酸银溶液滴入铬酸钾溶液时，产生的如火焰般的铬酸银沉淀。
艺术画册与科普书的结合
这两本书的内容基于中国科学技术大学先进技术研究院和清华大学出版社联合制作的“美丽化学”项目，梁琰是这个项目中科大先研院一方的负责人，也是项目的作者、摄影兼科学可视化指导。
项目前期制作的网站已经在2014年上线，并在世界范围内获得了良好的反响。美国《时代周刊》《商业内幕》《赫芬顿邮报》等媒体对其进行了报道，并给予高度评价，国内媒体则将其称为“有史以来中国人制作的最酷的关于化学的科学传播作品”。
其实，在建设网站时，项目成员就已经有了出版书籍的构想。“美丽化学”网站以视频和图像为主，如果直接把网站内容转换为书籍，书的内容未免单薄。“所以我们决定增加化学史部分的内容。”梁琰介绍说。
于是，在《美丽的化学反应》一书中，梁琰选择了1660~1860年波义耳、普利斯特里、拉瓦锡等12位著名的化学家，在认真调研他们原始著作的基础上，以手绘和文字相结合的方式对他们使用过的重要化学装置进行了展示和介绍。从化学实验装置的演变这一全新的视角，展示化学革命前后这一段最有代表性的化学史。
在《美丽的化学结构》中，梁琰又从原子结构、晶体结构、生物大分子结构等10个方面，比较全面地展示了化学家在认识物质微观结构过程中的重要研究成果。
除了“历史”，两本书的重头戏还在“欣赏”。“我们希望书籍的定位介于艺术画册和科普书之间。‘历史’部分更多承担了‘科普’的任务，欣赏部分则能起到‘艺术画册’的作用。这是一次全新的尝试。”梁琰坦言，“虽然两部分都很精致，也花费了大量的心血，但最终在两部分之间似乎并没有一个明确的逻辑关系，这是我最遗憾的地方。”
科学可视化
无论是历史装置、化学反应还是化学结构，书中所展现的都是化学之美。在梁琰看来，化学反应之美在于其绚丽的色彩和多姿的形态，化学结构之美在于分子内原子排列的神奇，而化学仪器之美，则蕴涵在这些古色古香仪器上的人文情怀里，“似乎每一件仪器都在讲述一段重要的发现之旅”。
将这些美丽更好地呈现出来，离不开梁琰如今专门从事的工作——科学可视化。
所谓科学可视化，就是将科学中的物体、概念、数据、现象和过程等进行图像呈现和艺术加工，在尽可能保证科学准确性的前提下，使复杂的科学问题易于理解，引发观众的兴趣。
“科学可视化对于科学传播和科学教育具有重要的作用，很多国外优秀的科学纪录片经常会包含出色的科学可视化内容。”梁琰解释说。
对于科学可视化，国内公众可能并不太熟悉，但在美国，科学艺术家的培养已经算是传统。比如，在医学名校约翰斯·霍普金斯大学，就有专门的医学插画硕士专业。这个专业的学生在一年级时，和医学专业学生一样，要接受医学基础知识教育，也要一起下病房、上手术台观摩，完成这些医学训练后，才是接受图像设计等艺术训练的课程。
“从事科学可视化的工作者，通常是科学和艺术领域的跨界人才。这类人才在我们国家不是很多，可能和我们国家文理分科的教育制度有一定关系。另外，国外一些专门培养类似跨界人才的专业，在我们国家也还没有出现。”梁琰说，“不过，随着国内对科学传播和公民科学素质越来越重视，国家基础教育改革继续深化，相信这类跨界人才会越来越多。将来也会出现更多由国人制作的、令世界瞩目的科学可视化作品。”