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当科学家和艺术家联手 北宋来的蛱蝶如何振动翅膀?

当科学家和艺术家联手 北宋来的蛱蝶如何振动翅膀?
2021年01月10日 08:02 新浪网 作者 浙江融媒体
北宋赵昌 《写生蛱蝶图》 故宫博物院藏

  在西湖大学,有一场艺术展览正在进行:北宋画家赵昌的名作《写生蛱蝶图》有了装置作品版——它被命名为《驹光》。

  也就是说,原画中群蝶恋花的田园小景,被以特别的材料进行表现,三只轻灵的蛱蝶,真的可以振翅,甚至起舞于摇曳的秋花枯芦之上(扫描右上方二维码,可观看视频)。

  这是一位科学家和一位艺术家联合创作的产物。

  一个本来靠传统水墨画家以画笔呈现的生机勃勃的场景,不靠影像,也不靠AR(增强现实技术)手段,而是因为一种响应材料——光一照,蝴蝶飞,花儿开。

  会变形的材料

  这场由中国美术学院和西湖大学联合主办的“交集之域”卓越硕博跨年展,呈现了艺术家和科学家联合创作的数十件艺术作品。《驹光》是其中的一个作品,要看懂它,得先去一趟西湖大学智能高分子实验室助理研究员窦文超老师所在的智能高分子材料实验室。

  窦文超和他所在的团队,目前主要研究一种响应型高分子材料——液晶弹性体。这种材料没有特别的名字,你可以权且叫它“这种材料”,甚至,可以直观地将它理解为就像有大脑一样,可以完成响应——在智能高分子材料实验室里,“这种材料”接受光照刺激几十秒后,就会收缩发力,前进一个身位;一旦光源撤销,它不再行进。

  在科学界,响应型高分子材料除了对光源,还可以对热、电、磁等能量刺激作出回应;它们形变的类型,可以是伸缩,也可以是弯曲,甚至可以变出各种物态的造型,你完全能够认为它们就是变形金刚本刚。

  但是,这样有着无限可能性的材料,在科学家的实验室里,有点不太浪漫。比如“这种材料”,它看上去是一块身形长度在2厘米左右,体重100毫克以内的橡胶片,每天勤勤恳恳地接受科学家的反复测试。

窦文超、高望楼作品《驹光》

  其实“这种材料”在窦文超所在的实验室里的身份,是当代前沿科技最热门的研究对象之一——软体机器人的雏形。但是它的“爸爸”窦文超也说,现在看起来它还很单一,“有点像个蠕虫”。

  窦文超与艺术家联合创作的初衷,是希望能通过和艺术家的交流,让软体机器人“美观一点,性能提升一下。”

  而且,和艺术家合作,已经不止是科学家的愿望,许多实验室近年都新增了专门的设计团队。“科学研究越来越需要艺术的参与,近些年发表论文,杂志常常会要求作者在摘要的部分,除了给出文字,还要提供一张图片,美观、直观地表达研究的内容。”

  越是顶级刊物,对图片的要求就越高。“某种程度上,文章中图的质量甚至会影响投论文的结果。”窦文超给我看了《Science》《Nature》《Genes to Cells》的几张封面图,一眼看到的画面,是赛博朋克风格,是浮世绘;仔细看,前者表现的是新冠病毒对人类身体细胞的攻击,而浮世绘大师歌川国芳笔下蜷缩慵懒的猫,其实是细胞内成对的染色体。

  窦文超在之前投论文也会请艺术家做图片设计:“我们会把科学原理阐述给设计师,然后把我们的草图和设定的配色也告诉他们。”

  通常,这个过程就会出现一轮反弹了,因为设计师有时候实在是不能接受科学家给的配色要求。

  科学家和艺术家的两次妥协

  这次联合创作,窦文超的搭档,是中国美术学院国画系花鸟专业的研究生高望楼。

  单从学科上看,高分子科学家和花鸟画家,自然是平行线。一起创作,怎么搞?

  一切是从昆虫开始的——昆虫是高望楼的花鸟画创作中常见的物象;对窦文超来说,他的科研目标是制备小体积的软体机器人,昆虫是重要的生物参照物。

  不过,窦文超前期夹带的私愿,美化他的软体机器人方案,被高望楼否决——艺术家认为那不是一个创作。

  于是他们开始各自从自己的专注往后退,退到一个更加广阔的空间,产生交集的可能才越来越多。

  看了实验室机器人的演示后,高望楼给窦文超看了一幅画作,就是开头提到的北宋画家赵昌的名作《写生蛱蝶图》。

  光一照,蝴蝶飞,花儿开。这个方案指向的愿景,让艺术家和科学家都很兴奋。但具体到业务层面,确实还是有很大的差距。艺术家想做一个立体的装置,完全场景化地实现蛱蝶逼真的飞翔与草木浪漫的摇曳。科学家表示做不到。“一立体,蝴蝶、花草都需要额外的支撑,这样一来就会影响材料的响应。”换句话说,“变形”会发生变形。

  联合创作组以一块和原作尺寸相当的铝板(长90×高30厘米)作为背景板,将蛱蝶和草木、花卉单独制作后粘贴上去。

  《驹光》里,蝴蝶的翅膀和植物的叶脉,也由窦文超操刀制作。为了研究轻巧的柔性机器人,他的实验室里常年备有一种自然材料:菩提叶脉。“这种材料非常符合蛱蝶翅膀的质地,透明轻盈。”这也是蝴蝶身体部分的响应材料可以承受的重量,保证它们发生变形时可以带动翅膀正常摆动。

  第二次妥协发生在即将开展时。

  在布展演示时,高望楼启动了一个开关使作品通电加热,蛱蝶、花草做出响应。

  但是由于散热困难,蛱蝶打开翅膀后,要经过十分钟热量下降,才能收回来。所以耐心有限的观众看起来会是:蛱蝶们扇动一下翅膀后,被点穴了。即便等得了十分钟,整幅《驹光》看起来也像在打太极。

  到正式展览时,联合创作组把刺激源换成了光斑聚焦的LED手电筒,光照时蝴蝶打开翅膀,关闭光源翅膀又迅速恢复闭合。

  但是由于临时替换方案,光源只有一个,整幅《驹光》一次只能有一个点灵动起来。

  “这次联合创作的时间太紧了,定了方案后大概就有两周的时间,我们花了大量的时间在制作画面上的元素。”艺术家和科学家都是兼职工作,窦文超说到最后几天,他和高望楼每天熬夜加班。

  回应百年前的“科艺融合”

  窦文超这趟玩艺术玩出瘾头来,他说如果有机会再深入创作这个作品,他已经想好了两个新的方案。

  和发一篇论文相比,这件作品对窦文超而言,是一项怎样的成果?

  “(这场联合创作)和学术研究确实不一样。和发论文相比,它没有那么浓的严肃感,写论文需要数据图表,反复求证,最大的特点是扎实;

  这次的作品不那么沉重,它更像电影里彩蛋,不一定需要有逻辑、有线索的呈现,但是它充满了新的生机。”

  其实,科学和艺术融合这件事情并不新鲜,当今不鲜见各种科学家和艺术家的对话,历史上也不乏探讨两个领域的交流。

  早在1924年,以林风眠、林文铮、刘既漂为首的一群旅欧留学生,在法国的斯特拉斯堡策划了一个大型的中国艺术展,蔡元培是这个展览的发起人之一。

  在展览的招待会上,蔡元培先生发表了他倡导的“两种融合”,第一个是美术上的中国风和欧洲风之间的中西融合,第二个就是科学和艺术的融合。

  这是目前看到的,中国在“科艺融合”方面最早的文献。

  这次“蛱蝶振翅”也是对百年前的一个积极的回应。

  “交集之域”卓越硕博跨年展

  地点:西湖大学

  时间:即日起至1月15日

  (原标题《当科学家和艺术家联手 北宋来的蛱蝶振动了翅膀》。编辑黄慧仙)

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