灭绝几千年的物种，它们的样子是如何准确地画出来的？

科学插画其实是我们日常接触最多的艺术之一，随便拿脱手边一张说明书，上头可能就有它的存在，也正因如此，你可能经常熟视无睹。

它的历史和科学自己一样久，甚至有人认为，它可以追溯到史前。

美国自然历史博物馆的馆员和编辑Tom Baione在其2012年出书的《自然历史：美国自然历史博物馆图书馆的精选珍本》中提出，“科学插画的第一个例子……可能是在一个窟窿的墙上，早期人类试图形貌周围的事物，并使之有意义。”

这个看法，和英国约克大学考古系Penny Spikins等人关于史前窟窿壁画的研究不约而同，他们认为这种基于真实的绘制需要一种极其奇特的注重细节的品质，直接启发了人类对于庞大工具的开发。

早期的科学绘画和人类的其他绘画艺术是掺在一起生长的，并没有严格的界线，一直等到了文艺再起时期，有一批知识分子分化出来从事这个偏向的创作，再加上印刷术的兴起，它才成为一个独立的门类。

达芬奇的手绘就不用多说了，16世纪欧洲最具影响力的学者Conrad Gessner,其所著三千余页的自然科学著作《动物史》（Historiae Animalium），找来了一大批其时的优秀艺术家（好比丢勒）来帮助绘制插画，此外他还出书了世界上第一本矿物插画书籍，《论宝石与化石》（De omni rerum fossilium）。

但《动物史》中对于动物的描绘在许多情况下沿用的是希腊神话的形貌，除审美价值之外，较为严厉的后世学者们认为，对推动动物学知识险些没有作用。

而与此形成鲜明对比的是，与此差不多时期的由德国神学家和植物学家Otto Brunfels所著《本草图谱》（Herbarumvivae eicones）却一改以往同类读本只知道抄袭拷贝以前书籍的做法，联合实际视察来重新绘制，到达了相当高的准确度，他和另两位开创者Hieronymus Bock、Leonhard Fuchs配合奠基了植物学生长的基本。

凭据丢勒木刻版画《犀牛像》为原型的插画，收入在《动物史》

18世纪初的德国昆虫学家、插画家Maria Merian以细腻的画笔笔触记载下苏里南的动植物。

18世纪末的德国物理学家、博物学家Marcus Bloch留下了一套令人赞叹的鱼类插画，他对本土鱼类的形貌被认为是可靠的，但对外国鱼类的形貌受到许多旅行文学的误导。

绝不夸张的说，在早期，拥有某种水平的艺术天赋或认识某个有艺术天赋的人险些是从事科学事业的先决条件，因为要和别人解释清楚一个问题是，最简朴的方法就是展示一幅图片。

The Sucking Fish，by Marcus Elieser Bloch，摘自《鱼类学》

而到了现代，只管摄影术已经生长至极致，大到天文望远镜小到扫描电镜，但科学插画依然没有淡出视野，相反，它的应用场景却越来越多，早就延伸到了遥不行及的系外行星和熔融的天体内部，甚至去复生良久以前消失的生物和事件，哪怕尚未发生的场景也不在话下。

《科学插画协会手册》（The Guild Handbook of Science Illustration）在序言中写到，“科学插画把观众带到了通常无法视察到的地方——从分子和病毒到宇宙，从对节肢动物和植物内部剖解的形貌，到地质剖面图和对灭绝生命形式的重建，从现实到抽象的描绘。”

科学插画是一个明确界说的领域，需要科学家和插画画家之间的努力互助才气告竣，它是为科学服务的艺术。

科学插画画家使用专业视察技术使主题获得最准确的表达，通过图像的形式将庞大的观点和多样的细节简朴直观地体现出来，这种绘画从本质上说是一种编辑行为。

除了我们较为熟悉的一大批优秀科普杂志在科学插画方面下足了功夫，越来越多的期刊出书商也会要求研究者们提供反映其论文主要内容或观点的图形化摘要，特别是，如果你想上封面的话，一张美图的作用险些是和洽内容平分秋色的。

只管雇插画师来创作这样的图片，花费可谓不小，但心知肚明的作者们都不会舍不得这笔钱。

科学插画根据时间生长和描绘工具来大致归类，可以分成下面几个大领域：

这是最早进入这一传统的插画形式，包罗与动物、植物和真菌有关的艺术品。许多早期的科学例证都集中在这个领域，因为它很大水平上是建设在肉眼视察基础上，不需要庞大仪器的辅助。

为了更好地明白和研究某些生物与其生命周期，艺术家们使用铅笔、墨水、水彩或油画颜料来描绘之，有的甚至更费事一些搬出了木刻，而如今盘算机绘图盘算的生长给他们提供了新的方法（和挑战）。

美国植物艺术家协会曾提出，“植物科学插画是植物艺术大领域的一个重要方面，其目的是资助研究和分类植物。”这个目的放到动物和矿物身上也一样。

现代插画师、设计师Mary Koger绘制的牡蛎生命周期 (上)和白犀牛化石头骨 (下)

这个领域的作品与自然史领域的在形式上相似，但更为详细。你预计一下子就会想到的是图书市场上最为常见的恐龙插画，另外像是长毛猛犸象或剑齿虎也较为常见。

由于这些动物已经消失在了历史长河中，插画家只能选择从化石记载内里去挖掘特征，再加上合理想象，创作出栩栩如生的图像。

事实上，经由奥陶纪大灭绝、泥盆纪大灭绝、二叠纪大灭绝、三叠纪大灭绝、白垩纪大灭绝等五次大灭绝，除了那些著名的大怪兽，更有无数微小或不起眼的生灵被隐藏在了地层之中。

插画师们要做的就是让我们看到它们在世的样子，甚至有的迄今还没找到化石，也要想措施再现出来。

科学插画家VictorLeshyk用研究人员的素描（左图）为Nature杂志创作了吉尔博亚化石森林的观点图（右图）。

插画家CarlBuell给AAAS做的这幅画，复生了所有胎盘哺乳动物最古老的配合祖先，只管科学家还没有发现其化石记载。

只管像是日月食或星座这样的天文题材早就有艺术家来涉足，但确切来说，伽利略把望远镜对向了天空那一刻，才使得这件事情变得比力靠谱。

如今在这件事情上，NASA可谓已经做到了极致，他们雇了一大批艺术家来描绘我们无法用望远镜直接观察到的天体，好比黑洞、原行星盘，以及最近发现的系外行星。

这是一项高度依赖观察数据来完成的任务，好比，他们需要凭据恒星发出的光谱去决议如何给绕着这颗恒星转的行星的外貌和大气上色，并凭据它的主恒星的远迩来盘算出它的温度是否允许有熔融特征、海洋或冰盖，有时甚至需要用到行星软件来显示从宇宙的谁人位置看夜空的样子。

Martin Kornmesser对行星Proxima b外貌的推测，它绕着离太阳系最近的红矮星Proxima Centauri的轨道运行。

四位来自差别天文机构的差别的艺术家，对一颗距离地球40光年的行星Gliese 1214b举行了四种差别的演绎，这颗行星上被认为有水。创作者和所属机构从左上角按顺时针偏向依次为：NAOJ，L.Calçada/ ESO，David Aguilar / CfA，D. Aguilar / ESA，NASA

最早的细胞水平插画出自和牛顿吵了几十年的英国科学家和自然哲学家罗伯特·胡克之手，他也是最早命名细胞（cell）的人，虽然经后世判定，他通过自己发现的显微镜看到并画下的只是死木塞的木质部结构或维管植物中的特殊组织而已，但他对这种小单元结构的命名却被沿用下来，最终成为我们今天所明白的生物体基本结构和功效单元。

从非生物体一直看到生物体，胡克把这些亲眼所见用画笔留下来，并出书为《显微制图》（Micrographia）一书，风靡一时，列文虎克也是在看到了这本书之后才受到启发又去造出了另一种显微镜的。

胡克绘制的“细胞”

严格来说，医学插画的缘起和早期剖解学是密不行分的，原是自成一统，达芬奇之后，安德烈·维萨里以《人体结构》（De Corpus Fabrica Humani）中的插画影响了接下来几个世纪的领域生长。

但在现代，医学病理的解释已经完全离不开分子层面的透视，就在胡克把生物组织放到他的复合显微镜下那一刻，这两者之间的联系已经注定，所以从业者需要更多专业知识来进入对微观形态的明白，借助X光、fMRI、CT、电镜……种种形式来探求。

正如美国医学插画协会的主页形貌写到，“由于科学和技术的发现，这一领域正在迅速发生变化。

从人类基因组到最新的机械人手术技术，对准确有效相同的需求不停扩大。”

诸如HIV病毒分子这样的可视化结构，可以为研究人员指出新的研究途径

插画师Wendy Gu绘制的主题是神经性疼痛，这幅医学插画是协会2017年沙龙大奖的价值奖获奖作品

除了上述几块大的领域，像是地质、天气、物理化学等偏向的科学插画也各有其特点，这里就不再一一枚举。

从广义上来讲，科学插画其实包罗了一切的科学流传视觉形式，而本文所先容的，也仅仅是狭义上以平面为主的图形形式，其余形式还会留到后面的系列文章中继续先容。

最近，在一个分享中，《科学美国人》杂志的高级图像主编Jen Christiansen以从业多年的履历，给了从业者几点绘制科学插画的建议。

作为这本著名权威杂志中所有转达科学信息的图像的卖力人，她经常会凭据文章的主题、数据的特征聘用专长差别的艺术家，也见识过种种牛人。这几点值得好好吸取的建议如下，并划分配有来自该刊的案例：

1. 不要放过任何细节

差别物种的蚊子会流传差别的疾病，但他们形态的差异用绘画形式可能难以体现。但艺术家Immy Smith的妙笔将这些细小的变化完美地展现给公共。圆形的配景是很好的比例尺，让人快速感受到差别蚊子个体尺寸、翅膀长度的差异

2. 参照实物

艺术家Kelly Murphy想要全方位地展示美洲埋葬虫的生命周期，可是苦于资料照片有限。她于是联络了加州科学研究院的昆虫标本馆，去观光、拍摄实物标本。

3. 制作模型

艺术家James Gurney在绘制恐龙之前，总是会制作陶土模型，这有助于画面的构图和布光

James Gurney的事情室中，满是恐龙的雕塑

Kelly Murphy也制作了美洲埋葬虫的模型

4. 像照片还是不像？取决于需要

艺术家Ron Mille在描绘土星大气的时候，接纳了照片写实主义气势派头，令人感同身受

艺术家Carol Donner在绘制人类心脏时省去了许多细节，并降低了各组织的透明度来展现内部结构。对医学插画来说，适当的简化和理想化是须要的，能既雅观又有效地形貌庞大的生物医学历程

References

https://www.earthmagazine.org/article/science-illustrators-making-invisible-visible

https://www.britannica.com/science/biology/The-Arab-world-and-the-European-Middle-Ages#ref498744

https://www.botanicalartandartists.com/scientific-botanical-illustration.html

https://www.nature.com/articles/422015a

https://www.npr.org/2016/10/24/495072203/out-of-this-world-how-artists-imagine-planets-yet-unseen

https://www.ami.org/medical-illustration/learn-about-medical-illustration

https://blogs.scientificamerican.com/sa-visual/visualizing-science-illustration-and-beyond

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