我们想把科学的美丽、神奇带给公众，

让更多的孩子发现化学之美、科学之美，

让更多的人因科学的美而痴迷、感动。

梁 琰 · “美丽科学”出品人、“美丽化学”主创、中国科大科技传播系特任副研究员

格致论道第17期 | 2017年5月23日 北京

大家好，很高兴有机会来分享一下化学和科学的美丽。

“美丽化学”是我们做的一个公益项目，希望与公众分享化学的美丽和神奇。我们拍摄了很多的化学反应过程，静止于纸面的化学反应方程式看似枯燥，但在实际中却能绽放出独特的化学美。我们还做了“美丽化学”的续集——Envisioning Chemistry（重现化学）。

绽放的化学之美

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先来看看我们2016年制作的一段关于结晶的视频。

 结晶与晶体

两年后，我们还为晶体拍摄了视频——饱和无机盐的溶液，当其中的水分蒸发时，这些晶体就会析出。每一种晶体都有自己的特点，就好像有自己的生命和灵魂一样。

化学反应有非常非常多的种类，其中有“沉淀反应”和“金属置换反应”。如果单把这些化学方程式拿过来，你们肯定会觉得很枯燥，可能就不想再继续看了。

但是没准看了这些动图后，很可能你们会思考：“噢？这个东西到底是什么？”它们能让你对化学产生兴趣、想了解这到底是什么。

首先是沉淀反应——各自可以溶于水的两种物质，遇到一起的时候会生成另一种不溶的产物。比如说，硝酸银是可以溶于水的；另外一个叫氯化钠，其实就是我们吃的食盐，也可以溶于水。它们放在一起之后产生的不溶物质便是“氯化银”沉淀。

化学家看到这个方程式比较复杂，因此也会做相应的简化，比如说：他可以把这个化学方式简化成离子方程式，看到它反应的本质、化学的实质──银离子跟氯离子反应，生成不溶的氯化银沉淀。

我们也运用艺术创作的手段来展现化学反应。以下的视频，是我们美丽科学团队中的朱文婷利用显微镜拍摄的反应过程。她毕业于清华大学美术学院，那么艺术家用化学反应进行创作是什么样子的呢？

 《沉淀III》

另外还有“金属置换反应”。这里我展示两个反应过程：金属锌在溶液中置换金属铅的反应和金属铜置换金属银的反应。用金属锌来置换金属铅，它生成了铅树，像一片森林。

另外，用金属铜来置换金属银——银的生长。

还有一类叫化学花园的反应过程，是氯化钴与硅酸钠溶液反应，好似出现了一条龙。

接下来，让我们把视角关注到更细微的尺度，来看看宏观现象背后的微妙结构。这个分子的直径和长度只有两个纳米，一个纳米是十的负九次方米，极其微小。

但是化学家可以在这么小的尺度，做出来有空间拓扑结构的像波罗米安链环的分子。而在如此小的尺度上完成如此复杂的操作，需要非常高超的技艺。

还有这艘真的用DNA自组装的方式组成的纳米飞船。科学家通过自组装的方式，将208根或者208类DNA单链混合到溶液中，这样的纳米飞船就会自动形成，这真的是非常神奇。DNA是大自然给我们的一个分子，我们正在向自然学习。

化学美的另一面是科学史。我们用电脑图像的方式复原了很多非常经典的仪器。例如博伊尔的真空泵。博伊尔凭借此仪器观察到燃烧在真空中不能进行。

还有拉瓦锡用来确定氧气在空气中比例的一套装置。

它将水银在密闭的环境中加热12天之后，其表面会形成很多红色的颗粒，就是氧化汞，空气也会减少一部分。

他的实验非常严谨，是最后把氧化汞取出来再加热的。如果把产生的气体放回到之前的气体中，会使整个原始的空气结构恢复。所以这再次证明，氧气是空气中的一部分，氧是一种元素。

化学美的持续发展

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我们的项目得到了很多国内外媒体的关注，其中有几段评价我觉得很棒。

我们很欣慰得到这些同行的评价，另外，最让我们欣慰的评价是一位网友说：“如果中学看到‘美丽化学’的话，我的化学可能就不这么糟糕了。”不仅如此，一位家长看到我们复原化学仪器的作品后，给我们无偿捐赠了十万人民币，让我们继续做“美丽化学”项目。这都让我们非常感动。

 左图是钴，青花瓷的蓝色主要是来自含钴的矿物

“美丽化学”项目也影响了很多人。以下两张图出自一个就读于北京国际高中的女孩。她看到我们的作品后，知道原来可以有这样一个职业，把她喜欢的艺术和化学结合到一起，她将来也想从事这样的职业。她现在拥有一个叫做“Alchemy”炼金术的网站，并在上面给每一个化学元素画插画。

化学之“小美”，科学之“大美”

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希望大家看完以上图片后能感受到，化学是一个很美丽的学科——化学反应本身是很美丽的！而从化学之美引到科学之美，从“小美”到“大美”，除了化学，科学下的很多其他学科也一样。

所以我觉得，科学的力量在认知层面增加了我们对美的感受。很多从科研论文里面拿出的图像，比如这个酵母菌的剪接体（清华大学施一公团队解析出来的一个剪接体结构），是由蛋白质和RNA组成的非常精密的剪接体。

当你理解了更多的生命科学的知识之后，你会发现、你会欣赏，原本看一个结构可能不是很美，但是后来你会觉得这其实是非常精美的。

对于化学家，经过深入学习，他会感知到这样锁在一起的纳米级分子——索烃的美丽。这是非常难以合成的一个分子。

对于物理学家，他会觉得牛顿的万有引力定律也是非常美的。这么简单的一个方程就直接告诉了我们所有的天体是怎么运转的，包括在另外一个极端，在原子、分子层面上，薛定谔方程能够给予我们的关于微观现象的任何解答。

所以我觉得，科学美有三个层面：第一个层面，科学本身就是美丽的。比如，化学反应。

第二个层面，科学会增加我们对世界的认识，让我们从崭新的视角来看世界、来欣赏这个世界。

最后一个层面，其实就是很多物理学家也在做的，诸如爱因斯坦、杨振宁、李政道等等——经过了多年的研究，我们会发现深层次的自然运作规律是很美的。我觉得这是一种终极的美丽。

我的分享就到这里，谢谢大家！

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