本文转自：中国科学报
《银河之心》。张嘉奇/摄
西安城市夜间灯光地图。西安市勘察测绘院供图
用遥感拍摄的辽宁省盘锦市海岸边的农田与养殖池，在假彩色遥感影像中得以区分，红色区域为长有植被的农田。俞乐课题组/摄
■本报记者 韩扬眉
广大是多大？精微是多小？“致广大而尽精微”，《中庸》里的这句话概括了人类的永恒追求。这不仅是哲学的命题，也是科学的命题。
从3月5日到8月31日，“俯仰之间”科学摄影展在清华大学科学博物馆将持续展出半年时间，它们的作者不是摄影家，而是科学家；摄影作品也很特殊，它们极致地展现出何为“仰观致广”“俯察尽微”——有宇宙中恒星的诞生与消亡，有古都西安半个世纪的变迁，还有像在万花筒中看到的那样的晶体薄膜以及口腔内血流的奔涌，等等。
清华大学科学博物馆媒体总监、策展人尹菱告诉《中国科学报》，此次科学摄影展展示了人类肉眼不及、必须借助科学仪器才能看到的世界图景。
被定格的精妙时刻
科学史家乔治·萨顿曾说，理解科学需要艺术，理解艺术也需要科学。
两年前，清华大学科学博物馆馆长助理、“俯仰之间”总策划范爱红前往清华大学材料学院实验室取捐赠仪器，在实验室外的走廊上，看到张贴着金属原子排列的图片，当即感觉“非常震撼、太美了”。
后来，北京大学口腔医院副院长李铁军到科学博物馆做了一场显微摄影的讲座。在口腔病理学专家李铁军的镜头里，口腔中的骨骼、肌肉、血管、神经、牙齿等，衍化成了无垠宇宙、辽阔荒原和神秘湖泊……图片令观众兴奋不已，也坚定了范爱红和尹菱做科学摄影展的决心。
“俯仰之间”，在古代多指时间短暂而流逝迅速。而作为本次展览的主题，“俯仰之间”含有科研工作者在极短时间内拍摄到光影以及物态变化的细微差别的意味，是科学的魅力，也是摄影的魅力。
在镜头下，宇宙中的恒星、地球上的生命、微观世界的奥妙等重要时刻被定格，而这些图片、影像在人类头脑中没有直接的认知经验，所以能给观众无限想象的空间，也成就了其精妙之处。
“俯仰之间”展不仅有拍摄者借助光学显微镜、电子显微镜、卫星遥感、天文望远镜等“俯察”“仰观”拍摄的照片，其主题内涵也渗透在陈设方面，在展览现场可以看到上悬、地贴的巧思布局，让观众“俯”“仰”欣赏。
展览上的每幅作品都专门介绍了拍摄或者成像的技术条件以及辅助的科学仪器，并录制了访谈视频向观众介绍具体的拍摄方法以及一些有趣的经历，“这样的内容设置是科学博物馆与艺术类博物馆办摄影展最大的不同。”尹菱告诉《中国科学报》。
科学本身就很漂亮
清华大学地球系统科学系副教授俞乐是此次科学摄影展的主创者之一。俞乐主要从事卫星遥感的全球变化工作，通过分析遥感影像，获取地球观测信息并进行分析。
俞乐的作品来自数百公里以外的卫星遥感影像，以“地贴”的方式呈现，展现了目不能及的土地模样，观者从俯瞰视角即能感受土地的诗意。
“我是大自然的搬运工。”谈及创作初衷时，俞乐说，10多年前，他有机会参与了一项全球研究，要在半个月内看完10多万张遥感影像，高强度的“阅片”工作使他养成了一个“职业病”——看到影视剧中的一些场景，就会联想起曾经看过的遥感影像。
对着电脑屏幕看影像是一种水平观测，这次采取“地贴”的方式其实也是模仿了地球在卫星影像中真实自然的状态。在观察地表过程中，俞乐常常能看到非常壮观的自然人文景观，他有意识地收集起来，并将这些美景分享出去。
“我们已经习惯用手指去触摸手机屏幕、触摸键盘，却很久没有真实地感受土壤的温度了，希望通过这些图片能够唤起大家对自然的记忆，加深跟自然的联系。”俞乐说。他期待观众能更多地了解地球、保护地球。
清华大学地球系统科学系教授付昊桓与博士后、助理研究员董润敏的作品讲述了古城西安的故事，图像源自遥远的卫星影像、由人工智能算法生成。
图片上，光亮与黑暗形成鲜明对比。
“这展现了西安这座城市的灯光水平，可以根据灯光找到大唐不夜城、西安机场和城墙。人与城市的交互影响清晰展现。”董润敏说。卫星有生命周期，想要了解西安50年的发展，利用人工智能算法可以向前推演及往后预测，“大家可以猜一猜哪些是真实拍摄的，哪些是人工算法生成的” 。
董润敏希望，这些作品能给观众带来思考——人与周围环境、人与地球的关系究竟以一种怎样的状态存在。
清华大学材料学院教授于荣的作品聚焦“极微小”的微观世界。他和团队围绕超分辨电子显微学与物质微结构进行研究，发明了自适应传播因子叠层成像、局域轨道三维重构等方法，将显微成像的信息极限推进到了15皮米，实现了原子分辨的自旋成像。
显微镜下超薄钛酸锶自支撑薄膜影像，犹如儿时在万花筒中看到的美丽景象，对称、整齐，移步换景。
“这次呈现的图像很漂亮，因为科学本身就很漂亮。”于荣说，世界是跨尺度的，每一个尺度都有非常丰富的科学内涵。“我当了爸爸之后，带儿子参观时，常常会想要跟他说些什么，除了美育之外，更重要的是要让他了解科学的深刻。”
从器与象出发抵达艺术
在展墙的另一侧，宇宙星空的浪漫与广袤以喷绘、悬挂的方式呈现于眼前。
“站在星空下，眼睛大约可以看到数千颗恒星，但是借助望远镜，我们能够看到不计其数的星云星环星系。我们头顶的星空深远复杂，在远近纵深的地方都分布着各种各样不同类型的天体系统，而太阳系，其实是我们观测宇宙的开端。”清华大学高等研究院天体物理学博士生王卓骁对神秘的星空总有无尽的好奇。
宇宙中有无数颗恒星，人类虽然无法尽览其诞生、成长、死亡的过程，但星系有足够庞大的恒星样本，它们凝固了一个个时间的切片，人们总能在头顶的各个方向找到出生的星团或者其死亡的遗迹。
在王卓骁看来，用望远镜和相机记录夜空的神奇，可以不断体会与各种各样天体物理过程紧密的连接。“仰望夜空是一个起点，积淀我们对宇宙的认知，描摹星空的三维地图，为未来我们必将走向星辰大海做好充分的准备”。
清华大学化学系博士生张嘉奇和王世豪是师兄弟，更是热爱星空、执迷郊野“黑区”的好友，连拍四五个小时是常态。
一幅名为《银河之心》的摄影作品吸引了不少观众和摄影师驻足。2021年，张嘉奇和王世豪在卫星数据上看到甘肃肃北与敦煌交界处的无人区里有一片沙漠，方圆300里没有一点灯光。他们查询资料后发现，这片沙漠还有一个特别之处，即夏季沙漠底部有水，且在8月份地下水位比较高，平静的水面会显现地面物体的倒影，而不远处就是雪山。
“想想就很美。”他们在8月暑假时，携带摄影装备、帐篷奔向沙漠。在经历了车辆爆胎、无人区穿越、沙漠徒步、连滚带爬架设机器后，他们终于看到了亚欧大陆架上最澄澈的星空。在沙漠中心的盐湖旁，他们见证了2021年英仙座流星雨，那一夜星坠如雨，他们彻夜未眠。
为了定格下一个宇宙奇观，他们常常日夜兼程数千公里、夜宿帐篷几周，满眼只见星光不见疲惫。
科学摄影，是科学家与公众对话的一种方式，他们把理性的思考和对世界的热爱浪漫地结合起来，讲述科学世界的无限魅力。
国家文物局专家库研究员、“俯仰之间”科学摄影展总顾问杨玲说，这次主题展是从科学出发，从器与象出发抵达艺术，进而通过艺术的感知启发，吸引观众进入科学领域，获得对科学的更多维度的认知。在精神维度，科学与艺术都是认知世界、提升生命质量的途径和方法。
