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《奇妙艺术与科学.绘画》唯美的绘画故事 意想不到的绘画科学烧脑的陶瓷艺术绘画揭秘品读绘画中的科学，领略不一样的跨界科普范儿! 微纳米技术与绘画有怎样的奇妙缘分？身边常见的色彩，它们的身世你*想不到。绘画中的美，我们该如何一眼就能看透？通过陶瓷艺术上的绘画，找到现实中动植物的真身。《奇妙艺术与科学.建筑》品读建筑中的科学故事品读建筑中的前沿故事品读建筑中的新奇故事跟着建筑学科学，助你轻松学数学、物理、仿生学领略不一样的跨界科普范儿。 欧式建筑为何浑身散发出浪漫的气息？建筑能够孕育生命、除霾、净水也是全才呀！跟着建筑学数学，我们能学到斐波那契数列、莫比乌斯环等知识。看，有些建筑像贝壳、鸡蛋、蜗牛、海螺，它们就是奇特的仿生建筑。《奇妙艺术与科学.电影》新鲜的电影科学酷炫的科技发明极震撼的视觉享受 跟着电影学科学，边学边看领略不一样的跨界科普范儿！电影技术为我们构建了的新感官世界是怎样的？电影特效创造的奇幻世界，运用到了哪些炫酷的前沿科技？延时摄影技术让你在瞬间看尽斗转星移、沧海桑田的奇幻。 异形人、干尸手、仿生马这些实体特效技术做到了以假乱真。
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| 內容簡介： |
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《奇妙艺术与科学.绘画》本书由11位作者，通过近100幅绘画艺术品，深度向大家呈现出绘画艺术中的科学密码。绘画艺术也涉及考古学、生物学、仿生学、经济学等众多学科知识。文章以各种艺术名品为实例，通俗易懂地将这些旷世艺术品背后的科学故事娓娓道出。本书是一本能同时提升孩子艺术鉴赏力和科学素养的科普读物。本书属于奇妙艺术与科学系列图书中的一册，本系列图书共有3册，分别从绘画、建筑、电影等三个领域，来介绍艺术与科学的跨界与交融。《奇妙艺术与科学.建筑》本书由11位作者，通过近100种建筑作品，向大家呈现建筑艺术中的科学密码，建筑是有灵魂的，它会涉及生物学、经济学、光学、数学、心理学、材料学等众多学科。文章通过解读建筑作品的科学密码，让孩子看到建筑与科学交融后的奇迹。本书将建筑中的科学密码，通过图片及故事讲解的方式，通俗易懂地呈现给青少年。本书属于奇妙艺术与科学系列图书中的一册，本系列图书共有3册，分别从绘画、建筑、电影等三个领域，来介绍艺术与科学的跨界与交融。《奇妙艺术与科学.电影》本书将呈现电影艺术中的科学，电影中会涉及光学、物理学、信息技术学、经济学结合不同的电影作品，深度解读这些电影作品中的科学密码。这是一本既能让青少年提升电影艺术鉴赏力，又能提升科学素养的科普读物。通过这本书，青少年会发现，原来电影艺术如此有趣，原来电影中有这儿多科学爆点，原来大片背后有这么多精彩的科学故事！本书属于奇妙艺术与科学系列图书中的一册，本系列图书共有3册，分别从绘画、建筑、电影等三个领域，来介绍艺术与科学的跨界与交融。
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| 關於作者： |
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《知识就是力量》创刊于1956年，由周恩来总理亲笔题写刊名，由中国科学技术协会主管，科学普及出版社主办的青少年综合图文科普期刊。 《知识就是力量》经历了半个多世纪的风风雨雨，凝聚了众多科普工作者的心血，许多著名科学家，如高士其、茅以升、钱学森、李四光、华罗庚、周光召、白春礼等都为其创作了很多优秀的科普文章。目前活跃在中国科学界的不少专家，甚至党和国家领导人，都曾经是《知识就是力量》的读者，许多科技人才也是从小看着《知识就是力量》杂志喜欢上科学，终走进科学的殿堂的。本书包含以下作者的文章：肖永亮：国家动漫创意研发中心总监，北京师范大学教授、博导，北京京师文化创意产业研究院执行院长，奥斯卡动画短片奖得主，主要从事数字媒体、数字艺术教育和文化创意产业等教学、科研与实践。余重秀：北京邮电大学教授，博士生导师，国家重点实验室信息光子学与光通信学术委员会顾问。国家突出贡献专家、享受国家特殊津贴。郑军：中国科技文化产业网创始人、科幻作家、科幻评论家。郗旺：中国科学院上海植物生理生态研究所博士，科普作者，主要研究方向为植物分子生物学及生物化学，致力于科学普及和自然教育。艾星雨：来自山城的科学爱好者，新锐科幻、科普作家。出版过《汉字传奇》《物理改变世界》《进化论进化着》等科普作品。
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| 目錄：
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《奇妙艺术与科学.绘画》
《奇妙艺术与科学.建筑》
《奇妙艺术与科学.电影》
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| 內容試閱：
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《奇妙艺术与科学.绘画》
这些色彩的身世你绝对想不到
撰文／周亚丽
看看这个丰富的世界吧！ 随处都能让你眼里充满缤纷的色彩、 引人入胜的奇幻美图、 美丽又时尚的服饰你想过这些斑斓的色彩是从哪儿来的吗？
在科学技术还不够发达的过去， 人们利用各种奇特的事物来制造与众不同的色彩， 有不少色彩背后都有着不可思议的身世呢。
昆虫是个洋红工厂
热烈奔放的红色系列里怎么能少了洋红？可洋红这种颜色是自然界里的昆虫色彩大师胭脂虫帮忙制造出来的。昆虫是个洋红工厂胭脂虫来自于中南美洲，很早很早以前，古印第安人就用胭脂虫来化妆，给食品染色等。因为胭脂虫的雌虫体内含胭脂红酸，能用来制造染料。后来，西班牙人把胭脂虫带回了欧洲，欧洲贵族们相当喜爱这种颜色，因为胭脂虫染出来的红色比用传统材料染出来的红色要好看、浓郁得多。
不过，看重自己利益的西班牙人故意隐瞒了胭脂虫的信息， 欧洲人一直认为所谓的胭脂虫是某种可以染色的植物呢。一直到16 世纪末，大家才弄明白胭脂虫其实是一种昆虫。
胭脂虫传到了中国之后，人们给它染出来的颜色取名叫洋红，大概就是因为它是从外国传来的吧！
大材小用的木乃伊棕
木乃伊，来自神秘国度埃及的珍贵文物。1 6 世纪到1 7 世纪，人们用它开发出了一种棕色颜料， 名字就叫作 木乃伊棕。
早在1300 年的时候，木乃伊就成了一味药。可药跟画画的颜料又有什么关系呢？中世纪时， 画匠们接触到的着色剂几乎都是药物，比如铅白、红铅、朱砂等。要买颜料就得找药剂师抓药！所以药物跟颜料这两种看起来八竿子打不着的东西才有了交集。
把白沥青和碾碎的木乃伊粉末混合在一起， 再加上防腐的香料没药， 就能制作出别致的棕色颜料。这种棕色颜料透明度好， 适合上釉， 表现人物肤色， 表现阴影和黄昏时的光晕。拿来制作颜料的木乃伊不仅有人类木乃伊， 也有猫科动物的木乃伊。从 16 世纪到 19 世纪，木乃伊棕一直受到画家们的追捧。
可不管颜色多好看，这始终不能让人忽略掉它恐怖的来历。据说 19 世纪中后期英国的爱德华?琼斯爵士，他喜欢画色彩深沉的画作，其中需要大量使用木乃伊棕。有一天，琼斯爵士听说手里的颜料来自木乃伊，他在自家的花园里举行了一个下葬 仪式，把所有的木乃伊棕颜料埋进了土里。
后来， 人们找到了这种颜色的配方， 只要用高岭土、石英、针铁石和铁矿粉就能制造出要木乃伊棕， 并且调整针铁石和铁粉的用量， 就能得到更丰富的颜色。由此，能木乃伊棕乃脱离了跟木乃伊的直接关系。1 9 6 4 年， 从木乃伊身上提炼出来的木乃伊棕彻底消失了。
来自尿液的印度黄
看到这个标题你已经倒胃口了吗？ 可到印度黄度这种颜料的身世真就有这么奇葩。看到金黄的种印度黄度颜料涂抹在物体表面的时候， 你脑海里再也没有辉煌的感觉了， 满脑子都是：脑这玩意儿竟然是用牛尿倒腾出来的！玩
在印度，人们会给牛喂 6 个月的杧果叶，这样牛尿出来的尿就是黄色的。人们用容器把牛尿收集起来，放在太阳下晾晒，容器里就会留下带有鲜亮光泽的金黄色颜料，这就是印度黄了。在印度文化中牛是神的化身，印度人对牛是相当崇敬的。所以， 用牛尿来制作颜料，在他们看来还是挺骄傲的事儿呢！
散发恶臭的皇家紫
如果凑近染了果皇家紫家的物品， 人们能闻到一股令人作呕的海洋生物的独特腥味。
因为为皇家紫家的制作过程是这样的： 把腐烂的染料骨螺与木灰混在一起， 浸泡在馊臭的尿液和水的混合物中， 然后从中提取出紫色染料。整个染料提取的过程一直不断地散发出恶臭， 所以只能在远离人群的城外进行。
原来， 骨螺的鳃下腺有一种黄色的活性分泌物， 它不溶于水， 但是把它提取出来染在布料上， 经过日晒氧化之后就会转变为一种高纯度的紫色色素。之所以要用到尿液， 是因为人们通过加人尿来调节色彩的深浅。
1 8 5 6 年， 1 8 岁的化学家威廉?珀金合成了苯胺紫染料， 我们才终于丢掉恶臭的 皇家紫。
牛粪牛血造茜草红
法国皇家使用的红色国皇茜草红，它的制作过程是这样： 人们先把织物煮沸，然后往里面
加入牛粪和油；把处理好的织物再过三遍油，去碱水里泡四次澡； 再把它清洗净、揉搓之后，再用鞣料和白矾处理一下并清理干净。这样处理过后的织物是灰白色的， 这时候就需要用茜草和各种染剂来染色了，牛血就是一种不可缺少的染剂。
这种制造颜色的方法来自土耳其，1730 年在欧洲推广开来。法国皇家挂毯上的红色就是从牛血和牛粪中提取出来的， 巴黎皇家挂毯厂特供给国王路易十四的墙面涂料里也大量使用了这种红色。
猪血也是黏合剂
不过， 这过血淋淋淋的色彩还没有完，在我们中国， 猪血也是一种彩色颜料的秘密配方。在富有中国特色的亭台楼阁上， 人们总能见到各式各样的彩绘。可是， 历经风吹日晒， 彩绘能坚持多久？ 采用化学颜料， 3 ～ 5 年的彩绘就可能剥落。如果采用传统古方工艺， 使用矿物颜料， 用特别的黏合剂， 彩绘能维持更长时间。这种颜料黏合剂不是现在常用的胶，因为胶的耐久性、防水性、坚固性都比较差， 用的其实是猪血。做彩绘时也要像刷墙那样刮一层腻子， 猪血黏合剂就用在这儿。如果这个基本工作没有做好， 彩绘就会很容易开裂、剥落。
TIPS 紫胶虫紫红色
紫胶虫也是一种染色虫， 是制作口红、 胭脂的原材料。 紫胶虫能分泌出一种能溶解于酸的染料，用它染出来的颜色是紫红色。对了 ，紫胶虫的胶质还是早期黑胶唱片的原料之一呢。
TIPS 五倍子和树皮蓝黑色
五倍子是一种蚜虫寄生在树上所形成的虫瘿。 可以拿来染色的是被蚜虫附着过的树皮。 人们用高温煮树皮， 再用特殊的媒染剂染色， 然后就会出现蓝黑色。 很早之前， 五倍子曾经也是钢笔墨水的蓝黑色原料， 还是古代牙齿的染色材料。
《奇妙艺术与科学.建筑》
会呼吸的建筑
撰文／吴旭阳
当你穿梭于城市的钢筋混凝土森林中间时，你可能会留意一类独特的建筑，它们不仅拥有与生物相仿的优美外形，而且还像自然界的生物一样呼吸着，它们大大缩短了人与自然之间的距离，无时无刻不唤起人们对于自然的向往和生命的渴望，它们就是仿生建筑。
永远追随太阳的向日葵
建筑师罗尔夫? 迪斯所设计的 向日葵 住宅， 位于弗莱堡的 建筑森林 中， 它是一座典型的 功能式仿生建筑。 向日葵 高1 4 米， 主结构为木质， 房屋的主体部分建造在一个深入地下的木质 茎 上， 随着 茎秆 向上延伸， 成为整个住宅中心贯通上下4 层的旋转楼梯， 保证整个向日葵不向两边倾倒。
众所周知， 向日葵从发芽到花盘盛开这一段时间， 其叶子和花盘会一直追随着太阳，以获得充足的阳光， 这座建筑正如向日葵一样， 也能够随时跟踪太阳的位置进行旋转。房屋的旋转是根据太阳在天空中的位置， 白天在东， 黄昏在西， 且太阳落山以后， 控制建筑师罗尔夫?迪斯和他设计的向日葵住宅模型 程序会让房屋自动恢复初始位置， 使位于屋顶的太阳能电池板以大日照角度对准太阳。建筑物四周的太阳能集热器也能面对直射的阳光， 以获取 大的太阳能与热能。
此外， 向日葵旋转的动力全部来自于自身的 光合作用， 即屋顶的太阳能光电板和小型的太阳能电动机， 因此十分节能。更为神奇的是， 由于该建筑拥有像向日葵一样的向光性， 加上其外表面安装了大量的太阳能光电板， 它每天生产的电能远远大于旋转所消耗的， 于是住户便将多余的电能存入社区电网， 冬天或者阴天时再取用， 剩余的电能还能卖入电网赚钱。
向日葵住宅中还拥有众多葵花籽，比如客厅电灯、浴室加热器等，它们的能量都来自于屋顶的太阳能光电板。阳光下，向日葵就像璀璨的宝石一样闪闪发光，周围植物的影子穿过玻璃透到室内，光影纵横， 仿佛置身于树荫之下；黑夜里， 葵花籽们熠熠生辉，五彩斑斓， 十分动人。
自由绽放的城市仙人掌
这座形如仙人掌的建筑是位于荷兰鹿特丹的一个住宅工程，是典型的结构式仿生建筑。为了在19 层的空间内分布98个居住单元，且大限度地保证每个单元能够尽可能向阳，建筑师让相邻两层的居住单元相互不重叠，并为每个住户提供大面积的室外阳台。这也形成了错落有致的建筑外表面，犹如仙人掌的凸起一样，因此也获得了城市仙人掌的美誉。
这座 城市仙人掌 大面积的户外阳台是它们吸收、储存能量的 凸起 和 刺， 因为住户们将各种花卉、植物种植在自己的阳台上， 整个建筑就像一座小型的 光合作用工厂， 能够吸收城市中的有害气体和二氧化碳， 并且释放新鲜的氧气， 缓解城市的 热岛效应， 为住户提供清新、优雅的居住环境。
风中呼吸的马蹄莲
这座建筑是武汉新能源研究院的主楼，是我国自主设计并建造的优秀绿色节能建筑，是复合式仿生建筑的代表。整座大楼像一朵迎风盛开的马蹄莲花朵，主楼是花梗，裙楼是叶， 顶层是花。我们知道，叶子作为植物光合作用的主要器官， 需要尽可能地增大受阳光照射的面积，因此裙楼的形体均为南北面的长度较长，东西较窄。五座裙楼分别和主楼相连，保证距离塔楼的距离短。
花梗是马蹄莲的中轴部分， 除了是结构主体，还作为整株植物的主要能量传送带，可以将水分、养分及时地在根、花、果实之间运输。塔楼作为整支马蹄莲的花梗，在其底部设有集热棚，利用温室效应加热空气，将热量通过中心烟囱的内部气流，源源不断输送给整座建筑。此外， 塔楼主体的外表面并不平整，像折过的纸张一样，这样能够保证经过气流的大化，从而大限度地利用风能。而且，为了提高顶部风力发电机组的效率，花楼被设计成双弧形截面，将风速提高到环境风速的4 倍之多。
《奇妙艺术与科学.电影》
假作真时假亦真 揭秘实体特效技术
撰文郑军
1993 年，《侏罗纪公园》的上映曾引起电影界一片惊呼，用电脑技术制作的虚拟恐龙栩栩如生，令人印象深刻。不过人们很少知道，那部电影里许多恐龙镜头其实使用了机械实体模型。它们不仅具有逼真的生物外形，而且能动、能跑、能挤眼、能摇头。
《侏罗纪公园》不仅宣告电脑特效时代的来临，也将电影实体特效技术推向新的高峰。在许多电影中，用实物制作的特效与CG 相互配合，正在营造出更加逼真的影视效果。
异形人如何被改造出来
实物制作的特效统称为实体特效，包括特殊道具制作、特效服装、特效置景、机械仿生，甚至营造灾难场景等多个方面，而特效化妆是其中重要的一部分。
特效化妆在兴起的早期主要就是把年轻演员化得老一些，把健康的演员化妆成伤员或病人，或者把演员画得酷似特定的历史人物。
然而在科幻、魔幻等类型的影片里，往往需要完全改造演员的形体，把他变成另外一个人，甚至变成动物， 比如《金刚》和《猩球崛起》里的猩猩。单纯依靠妆面不足以达到理想的效果，还必须配合上整体造型，也因此，其实用特效化装更为贴切。
从面部的妆容到全身的服装以及配饰，都需经过严谨的搭配，这是特效化妆师应该具备的能力。这些在近景或者特写中的猩猩形象要用真人特效化妆技术来实现。具体来说，找来演员给他取模，然后按照猩猩的体型和肌肉构造来改造这套模型上肢加长，下肢缩短，臀部下降，小腹隆起，终搞出一套猩猩的肌肉服，让演员穿着去表演。
在影片《大块头与大智慧》中，刘德华出演一名健美运动员，靠一套肌肉服来改变形体，其技术原理便类似于猩猩的肌肉服。在《瘦身男女》中，刘德华和郑秀文更是靠着贴满全身的硅胶变成肥男肥女。
除了增肥，变瘦变皱也是特效化妆中常常需要的，比如沙漠中迷失的旅人，骨瘦如柴，皮肤干涩褶皱，惨不忍睹。这需要细致的化妆，甚至直接从骨头开始做出假肢。
在技术不太先进的早些时候，很多基本的技术都要靠特效技术人员自己摸索。为了产生逼真的皮肤干皱感，如设计者王乃鹏曾从保鲜膜中找到灵感。当保鲜膜皱褶时，很像皮肤皱巴巴的样子。于是他就把假皮肤和保鲜膜结合在一起，达到一种自然的干皱感。
如今，特效技术已经十分先进，电影中这种需要特殊效果的皮肤一般是经过取模、雕塑、翻模等繁琐工序处理过的精致假皮。
人仰马翻原来可以用假马
战争片中经常有骑兵冲锋陷阵、人仰马翻的情景。仿生马的技术也是常用的特效技术之一。研发仿生马，初是因为真马遇到烟火爆炸会受惊，很难做出符合导演要求的动作。
后来，韩国特效师发明了一种技术， 将电极植入马的膝盖。马在奔跑的时候突然被通电，双腿一弯就栽倒在地。这种镜头虽然符合了导演要求的电影效果， 但对马的伤害非常大，过于残忍。因此，人们希望能用仿生马代替真马来拍摄跌倒的惊险镜头。
马各个部位的制作
这是基础的，尤其是马头， 需要制作完成马舌头、马嘴唇、上眼皮、下眼皮、眼球、耳朵等细致的部位。其中要特别提到眼球，单是用树脂制作的仿真动物眼球，目前国内某些公司就有76 种之多，几乎囊括了电影中会出现的所有陆地动物，远远超过观众的分辨能力。
整张马皮的一次成形
具体操作时，要先制作马皮模具，再用接近一人高的4 个巨型针筒把材料液从4 个入口往马皮模具里同时挤压灌注，一人抱着针筒，一人从后面挤压。等液体冷却凝固，再将模具拆开，把整张皮取下。整张马皮的一次成形技术也很关键，需要保证马皮没有裂缝，不能有气泡和空心处， 每张皮都要均匀。
神秘的马毛技术
马毛看似寻常，从睫毛到马尾毛，白马、棕马、黑马，都是纯天然马毛，不曾人工上色。马毛在采购时就需要分辨，马身上大面积的毛，马鬃、马尾是长毛， 马的睫毛、嘴边的体毛是短毛。
采购时还要看马是几岁的马，马毛太硬、太软都没法用。神奇的是要用机器把马毛贴到皮上， 既要匀整还要像真马的毛一样顺，甚至要制造出马毛生长方向的要旋儿。
在电影工业成熟的好莱坞，只有几百名实体特效师；而在国内，实体特效这个行业还不够成熟，高校也很少设置这门专业，导致这一行人才稀少。
即便如此，随着电影的整体发展，实体特效技术在国内电影业将会发展得越来越好，而其中的各种先进技术也不止会单纯服务于电影，会逐步渗透到其他领域，比如现在电影里的微缩置景技术已经突破了电影界， 而服务于富有奇幻色彩的主题公园建设。在未来，实体特效技术会在更多的领域绽放光彩。
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