梁琰：用化學(xué)之美打動(dòng)大眾

梁琰

硫酸銅結(jié)晶

 鋅置換鉛

 紫甘藍(lán)遇鹽酸變色

■本報(bào)記者 張晶晶

在梁琰之前，還沒有來自中國(guó)大陸的團(tuán)隊(duì)在VIZZIES競(jìng)賽中取得過名次。日前，喜訊傳來，“美麗化學(xué)”正式入圍大賽“游戲/應(yīng)用”和“視頻”兩類最終提名。

2014年初，剛剛加入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技傳播系的梁琰和清華大學(xué)出版社數(shù)字教育平臺(tái)總監(jiān)鄭奇通了一次電話，他問鄭奇：網(wǎng)站叫什么名字呢？有哪些備選？

鄭奇答：Wonderful Chemistry/Beautiful Chemistry/……

梁琰說：Beautiful Chemistry不錯(cuò)！

這就是“美麗化學(xué)”項(xiàng)目及網(wǎng)站域名（http://beautifulchemistry.net/cn/）被命名的全部過程，整個(gè)過程只有短短的兩三句話。套用鄭奇的話說，簡(jiǎn)單起名的東西通常比較有活力。

梁琰1980年出生，2005年碩士畢業(yè)于清華大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)，2011年獲得美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城分校材料學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)在所從事的工作是：科學(xué)可視化藝術(shù)。

美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家布魯斯·麥考梅克曾在1987年如是定義“科學(xué)可視化”——利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)來創(chuàng)建視覺圖像，幫助人們理解科學(xué)技術(shù)概念或結(jié)果的那些錯(cuò)綜復(fù)雜而又往往規(guī)模龐大的數(shù)字表現(xiàn)形式。

在美麗化學(xué)網(wǎng)站，你可以清晰地看到一朵夏槿花在氫氧化鈉溶液中變色的全過程，也可以看到金屬鋅如何將硝酸鉛溶液中的金屬鉛置換出來，變成一棵棵“鉛樹”……這就是梁琰的工作，他用影像和動(dòng)畫的方式告訴所有人：化學(xué)，原來如此美麗。

可以是一份工作

梁琰愛化學(xué)，高中時(shí)就喜歡在家里鼓搗化學(xué)實(shí)驗(yàn)，1998年高考時(shí)報(bào)志愿并沒什么猶豫，第一志愿果斷填寫了清華大學(xué)化學(xué)系。從那年起，他從沈陽來到北京，在美麗的清華園里開始了大學(xué)生活。

這一年，他做了一件“大事”——和同學(xué)合買了一臺(tái)清華同方賽揚(yáng)300電腦。此后，除了完成學(xué)業(yè)之外，梁琰培養(yǎng)起了電腦圖像和藝術(shù)設(shè)計(jì)的興趣愛好。這樣的技能在生活中也經(jīng)常一展身手，比如幫助實(shí)驗(yàn)室做一些網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)和科研圖片制作的任務(wù)。但也終是停留在興趣愛好和特長(zhǎng)技能的層面而已。

2005年，梁琰結(jié)束了在清華為期7年的本科和碩士生活，飛往美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)繼續(xù)攻讀博士學(xué)位。盡管當(dāng)時(shí)的他對(duì)于自己究竟為什么要出國(guó)讀書沒有什么明確的想法，但今天的他十分感激自己在美國(guó)度過的7年時(shí)光，理由是——“在美國(guó)的7年確實(shí)開闊了我的視野，結(jié)交了很多科學(xué)可視化領(lǐng)域的朋友”。

其中鼓勵(lì)梁琰走上科學(xué)可視化專業(yè)道路的，是兩位當(dāng)時(shí)已經(jīng)在該領(lǐng)域小有名氣的專家——Felice Frankel和Janet Iwasa。和梁琰一樣，她們接受了嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練，但同時(shí)又熱愛藝術(shù)，后者甚至曾專門跑到好萊塢學(xué)了兩個(gè)月的動(dòng)畫制作。在這兩位朋友的鼓勵(lì)下，梁琰開始認(rèn)識(shí)到：原來這可以是一份工作！

于是，在獲得博士學(xué)位后，他加入了哈佛大學(xué)生物化學(xué)博士Gael McGill創(chuàng)辦的科學(xué)可視化公司Digizyme，正式成為一名科學(xué)可視化藝術(shù)家。

不止于科普

將復(fù)雜深?yuàn)W的科學(xué)問題可視化，梁琰的工作很容易被劃分為“科普”門類下。但事實(shí)上，科學(xué)可視化藝術(shù)家們所充當(dāng)?shù)慕巧?，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這么簡(jiǎn)單。

盡管在國(guó)內(nèi)還很少聽到這樣的職業(yè)，但在美國(guó)，科學(xué)藝術(shù)家們的培養(yǎng)已經(jīng)算是傳統(tǒng)。梁琰告訴記者，在著名的醫(yī)學(xué)圣殿約翰·霍普金斯大學(xué)，就有專門的醫(yī)學(xué)插畫碩士專業(yè)。一年級(jí)時(shí)所有人和醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生一樣，接受醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)教育。也要一起下病房、上手術(shù)臺(tái)觀摩，完成這些醫(yī)學(xué)訓(xùn)練后，才是接受圖像設(shè)計(jì)等藝術(shù)訓(xùn)練的課程。

在Digizyme，大部分同事和梁琰一樣，有著扎實(shí)的科研經(jīng)歷。得益于這些經(jīng)歷，他們可以準(zhǔn)確地“翻譯”，同時(shí)也可以與科學(xué)家們更加順暢地溝通。這期間梁琰參與了一系列面向高中生的基因工程動(dòng)畫設(shè)計(jì)，目的在于使得宏觀實(shí)驗(yàn)操作和微觀實(shí)驗(yàn)機(jī)理相聯(lián)系起來，進(jìn)而幫助高中生真正理解基因工程實(shí)驗(yàn)。

2012年，梁琰離開Digizyme，正式成為一名自由職業(yè)者。他會(huì)給世界各地的科學(xué)家發(fā)郵件，告訴對(duì)方自己可以幫他們?cè)O(shè)計(jì)論文配圖、動(dòng)畫或者視頻。這已然超越了科普的范疇。準(zhǔn)確理解一流團(tuán)隊(duì)的前沿成果，將其用一幅圖來表現(xiàn)，已經(jīng)實(shí)屬不易；同時(shí)圖像還要達(dá)到科技期刊的審美標(biāo)準(zhǔn)，是一份極具挑戰(zhàn)性的工作。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技傳播系主任周榮廷第一次認(rèn)識(shí)梁琰，正是請(qǐng)他合作設(shè)計(jì)即將投稿Nature的論文配圖。梁琰沉穩(wěn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ黠L(fēng)格給周榮廷留下了深刻良好的印象，當(dāng)他得知梁琰有回國(guó)工作的意向時(shí)，很快便拋出了橄欖枝。

化學(xué)，原來如此美麗

想要做一個(gè)關(guān)于化學(xué)的項(xiàng)目，是梁琰一直以來都有的想法。直到今年年初鄭奇正式申請(qǐng)到經(jīng)費(fèi)，這個(gè)想法才真正有機(jī)會(huì)得以實(shí)現(xiàn)。今年3月，梁琰舉家定居合肥，“美麗化學(xué)”項(xiàng)目正式開啟。

談到這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)，梁琰回答說：“其實(shí)非常簡(jiǎn)單，只是希望用化學(xué)的美打動(dòng)大眾，引起大眾特別是孩子和年輕人對(duì)化學(xué)的興趣。”

中科大化學(xué)系老師陶先剛和黃微加入了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)化學(xué)反應(yīng)部分的選題以及實(shí)驗(yàn)工作。梁琰將這二位的大腦比作“數(shù)據(jù)庫(kù)”，說到什么類型、什么效果的實(shí)驗(yàn)，“嗖”地檢索一下就可以列出來。

4K超高清攝像機(jī)的微距鏡頭下，一切細(xì)微的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作變得清晰可見。在陶、黃兩位老師精準(zhǔn)、完美地操作之下，梁琰盡可能地捕捉著美麗的圖像。很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)因?yàn)檫_(dá)不到他們的“美麗”標(biāo)準(zhǔn)而被舍棄。

留存下來的作品中，拍攝歷時(shí)最長(zhǎng)的是結(jié)晶過程。這是一個(gè)非常難控制的過程：有時(shí)候結(jié)晶太快，還沒等對(duì)好焦，就開始了；有時(shí)候又太慢，等了好幾個(gè)小時(shí)也看不到晶體。

為了選取最美麗的化學(xué)結(jié)構(gòu)，梁琰前前后后閱讀了不下幾百篇科技文獻(xiàn)。其中提供了化學(xué)結(jié)構(gòu)原子坐標(biāo)的，可以直接導(dǎo)入3D軟件中，渲染三維圖像；沒有原子坐標(biāo)的，只能一一向科研團(tuán)隊(duì)索取。讓梁琰十分感動(dòng)的是，這些團(tuán)隊(duì)都給予了“美麗化學(xué)”項(xiàng)目極大的支持，美國(guó)佐治亞理工大學(xué)的柯勇剛教授和哈佛大學(xué)的尹鵬教授，向他無償提供了DNA納米飛船的原子坐標(biāo)。經(jīng)過渲染、整合，可以進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)的分子結(jié)構(gòu)，以及可以剝落一層層原子的晶體結(jié)構(gòu)“站”在大家面前。梁琰和團(tuán)隊(duì)成員劉吉源一致認(rèn)為，互動(dòng)技術(shù)可以更好地幫助理解復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

為了參與今年的VIZZIES國(guó)際科學(xué)可視化競(jìng)賽（由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)《大眾科學(xué)》雜志舉辦），整個(gè)團(tuán)隊(duì)通宵達(dá)旦地趕在9月30日之前完成了項(xiàng)目。

英文版網(wǎng)站上線后，即刻引發(fā)了不小的反響。包括美國(guó)《時(shí)代周刊》《商業(yè)內(nèi)幕》《赫芬頓郵報(bào)》等媒體都進(jìn)行了報(bào)道，并給予高度評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)媒體則將其稱為“有史以來中國(guó)人制作的最酷的關(guān)于化學(xué)的科學(xué)傳播作品”。2013年諾貝爾和平獎(jiǎng)得主“禁止化學(xué)武器組織”（OPCW）也找到梁琰，希望能夠?qū)ⅰ懊利惢瘜W(xué)”的視頻放在他們拍攝的紀(jì)錄片中。

諸多的反饋中，最讓梁琰高興的是從一位大學(xué)同學(xué)的通話中得知，在這位同學(xué)原來所在的高中，很多老師和學(xué)生都看過他制作的視頻或者圖像，并且很多高中化學(xué)課堂上都會(huì)播放以輔助課堂教學(xué)。這讓他倍感欣慰。

在梁琰之前，還沒有來自中國(guó)大陸的團(tuán)隊(duì)在VIZZIES競(jìng)賽中取得過名次。日前，喜訊傳來，“美麗化學(xué)”正式入圍大賽“游戲/應(yīng)用”和“視頻”兩類最終提名，正式獎(jiǎng)項(xiàng)將在2015年3月公布。