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編者按：劉易斯·達特內爾的書籍 《知識：從頭重建我們的世界 (the-knowledge.org)》 提煉了後末日時代的倖存者群體在社會崩潰後（無論是由於疫情爆發、小行星撞擊或其他災難）恢復所需的關鍵資訊。關於支撐我們日常生活的關鍵技術和核心科學原理的基礎知識，將作為文明本身的快速入門指南，幫助倖存者儘快重建，並避免漫長的黑暗時代。以下是第 11 章中關於攝影的基本入門知識。
以下內容摘自《知識：從頭重建我們的世界》，作者：劉易斯·達特內爾。由 Penguin Press 出版，企鵝集團 (美國) 有限責任公司成員，企鵝蘭登書屋旗下公司。版權所有 © 劉易斯·達特內爾，2014 年。
攝影是一項絕妙的技術——一種利用光線記錄影像的方式，捕捉瞬間並將其永久儲存。一張假日照片甚至在幾十年後也能觸發生動回憶，但照片記錄的視覺世界比記憶所能提供的真實度要高得多。然而，除了醉酒派對快照、家庭肖像或令人歎為觀止的風景之外，攝影在過去兩百年中無與倫比的價值在於呈現眼睛看不到的東西。它代表了眾多科學領域的關鍵使能技術，並且對於加速災難後社會的重啟至關重要。攝影使研究人員能夠記錄極其微弱或發生在人類感知速度過快或過慢的時間尺度上的事件和過程，或者記錄我們看不見波長的事件和過程。例如，攝影提供延長的曝光時間，以吸收比人眼可以提供的更長時間的微弱光線，從而使天文學家能夠研究大量的昏暗恆星，並將模糊的汙跡分辨成詳細的星系和星雲。感光乳劑也對 X 射線敏感，因此您可以建立醫學影像來檢查身體內部。
攝影背後的關鍵化學原理非常簡單：某些銀化合物在陽光下會變暗，因此可以用來記錄黑白影像。訣竅是製造一種可溶性銀，可以均勻地鋪展成薄膜，然後將其轉化為不溶性鹽，粘附在感光介質的外表面上，並且不會再次被沖走。
首先，在一張紙上塗上一層含有一些溶解鹽的蛋白，並使其乾燥。現在將一些銀溶解在硝酸中，硝酸會將金屬氧化成可溶性硝酸銀，然後將溶液鋪展在您準備好的紙上。氯化鈉將反應生成氯化銀，氯化銀既感光又不溶，而蛋清蛋白將防止感光乳劑滲入紙纖維。如果您在後末日世界中搜尋，一個純銀茶匙就含有足夠的純銀元素來製作 1,500 多張照片。
當光線照射到這張感光紙上時，它們會提供能量來釋放晶粒中的電子，從而將氯化銀還原回金屬銀。大塊的銀，例如拋光的盤子，具有明亮的光澤，但微小的金屬晶體斑點會散射光線，因此看起來是黑色的。另一方面，感光紙上未暴露於光線的區域仍然是紙張背後的白色。曝光後的關鍵後續步驟是終止這種光化學反應，從而穩定捕獲的陰影。硫代硫酸鈉是當今仍在使用的定影劑，相對容易製備。將硫磺氣體鼓入蘇打或苛性蘇打溶液中，然後用硫磺粉煮沸並乾燥，即可得到“海波”晶體（暱稱源自其舊名稱硫代亞硫酸鈉）。
使用安裝在遮光盒前部的鏡頭將影像投射到後壁的感光紙上，即可製成照相機，但即使在明亮的陽光下，這種原始的銀化學反應也可能需要數小時才能拍攝“照片”。幸運的是，您可以使用顯影劑大大提高相機的靈敏度——一種化學處理方法，可以完成部分曝光晶粒的轉化，將其完全還原為金屬銀。硫酸亞鐵效果很好，並且可以透過將鐵溶解在硫酸中輕鬆合成。隨著後末日社會化學水平的提高，您可以將氯鹽替換為其原子同胞之一碘或溴的鹽，它們會產生更感光的感光乳劑。
然而，光照使感光晶粒變成深色金屬銀，而場景中的陰影仍然是淺色的這一事實意味著，照片的色調與您的眼睛所看到的相反——您會得到“負片”。沒有快速作用的化學反應可以產生永久的正像——沒有最初是黑色的物質會在陽光下迅速褪色——因此攝影揹負著這種負片結果。必要的概念飛躍是意識到，如果在相機中在透明介質上建立了這種反轉的負像，則只需要使用負片作為感光紙上的掩模進行第二階段的印放，這樣高光和陰影的圖案就會再次反轉回正常。溼版火棉膠工藝使用溶解在乙醚和乙醇溶劑混合物中的硝化棉——所有這些物質我們都已在本書中遇到過——來產生糖漿狀透明液體。它非常適合在玻璃板上塗上感光化學物質，然後在乾燥成堅韌的防水薄膜之前曝光和顯影影像。如果改用明膠（從動物骨骼中熬製出來），則可以製成更感光且允許更長曝光時間的幹版。
攝影是幾種現有技術融合創造新穎應用的絕佳例子，並且使用了相對簡單的材料和物質。建造一個耐火粘土內襯的窯爐，透過將矽砂或石英與純鹼熔化來生產您自己的玻璃。取一團研磨成聚焦透鏡，另一團壓平成矩形玻璃片作為負片，並利用您的造紙技能來製作光滑的印樣。攝影背後的化學原理使用了本書中一次又一次使用的相同酸和溶劑，您可以使用從銀勺、糞堆和食鹽中提取的物質拍攝原始照片。事實上，如果您穿越時空回到 1500 年代，您將很容易找到構建簡易相機所需的所有化學物質和光學元件，這樣您就可以向荷爾拜因展示如何拍攝亨利八世國王的照片，而不是創作油畫。
填補元素週期表、開發炸藥以及使用攝影作為重新發現的工具，都將是文明在衰落後重啟的重要活動。但是，隨著後末日社會復甦並開始蓬勃發展，它將需要越來越多的我們在本書中討論過的基本物質。為了滿足這些需求，文明將需要發展更先進的工業化學工藝。
我們經常聽到工業革命以及為減輕人類辛勞而發明的巧妙機械裝置，從而大大加快了進步的步伐並改變了十八世紀的社會。但是，向先進文明的過渡與大規模合成社會執行所需的必要酸、鹼、溶劑和其他物質的化學工藝的發明，與用於自動化紡紗和織布以及建造咆哮蒸汽機的機械一樣重要。
作者注
在研究和撰寫《知識》時，我努力確保的一件事是，我在許多我談到的過程和技能中獲得了第一手經驗，這甚至包括本書封面上作者的照片，如圖所示。
在攝影史學家理查德·瓊斯的幫助下，我親自拍攝了這張照片，方法是將原始的銀化學物質混合在一起，並使用原始的單鏡頭相機，復活了可以追溯到 1850 年代——攝影的最初幾年——的技術。
關於這張照片，有幾件有趣的事情需要注意。首先，我們使用的原始銀化學物質對光的反應非常緩慢——它的感光度遠低於現代 ISO 400 膠捲——因此需要相應地長時間曝光。這裡的影像是 16 秒曝光（很難說是快照），在此期間最輕微的、不易察覺的移動都會導致照片嚴重模糊。為了幫助解決這個問題，在我身後方便地隱藏著一個鍛鐵支架和頭部支架，用於保持我的頭部完全靜止！
如此長的曝光時間也意味著，很難自然地微笑並保持表情完全靜止一分鐘的大部分時間，而不會看起來像屍僵獰笑。這在很大程度上解釋了維多利亞時代早期女士和先生肖像中常見的荒謬的嚴肅表情。
此外，這裡使用的簡單光化學系統對紫外線比可見光更敏感，因為紫外線提供更多能量來驅動銀轉化反應。這意味著這些照片並非完全記錄了人眼所看到的世界。正如您所見，原始照片使嘴唇看起來異常蒼白（因為它們反射更多紫外線），並且皮膚在紫外線下顯得更粗糙和斑駁，因為您正在觀察真皮的更深層。
要探索更多資料，包括影片和幕後花絮，並參與對話，請訪問 the-knowledge.org。 劉易斯·達特內爾 是英國萊斯特大學的研究員。
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