本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
科學插畫有著悠久而崇高的歷史，從古代對天體的描繪，到萊昂納多·達·芬奇對解剖學和發明的非凡繪畫，再到最新的電腦生成動畫在 CNN 上，或者——也許經過更深思熟慮的思考——在世界各地偉大科學博物館的電影螢幕上閃耀。在英語中，“illustrate”（說明）一詞的詞源與為主題帶來火或光，照亮它有關。我認為這通常更貼切，最好的科學插畫不僅僅是描繪，它也為主題帶來了光輝，帶來了生命。
但這確實是一項棘手的工作，因為一旦古代生命形式，或某些無法看到的物理學片段被描繪出來，它就可能獲得一種非常具有誤導性的人格。但是這種風險通常是值得的，科學家們常常迫切需要一種方式來視覺化他們的目標，以及一種方式來向廣闊且持懷疑態度的世界傳達他們的興奮之情。引人入勝的視覺效果真的可以勝過千言萬語。
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一個絕佳的例子是查爾斯·R·奈特在 1800 年代後期和 20 世紀上半葉的經常被引用的作品，他將恐龍描繪成活生生的、會呼吸的、覆蓋著肉體的生物，幫助徹底改變了我們對地球深層歷史的直觀感受。但他不得不在重新賦予實際上只是塵土飛揚的骨骼生命時走一條細線，而且當場景看起來用一些額外的植被或更喧鬧的異特龍會更好時，他並不總是堅持科學知識的界限。
在許多方面，我們今天面臨著與非凡的系外行星發現類似的挑戰。就像一億年前恐龍的礦化碎片一樣，我們對遙遠的世界只有一點資訊，這些世界現在正在填充我們的調查。但我認為我可以代表科學家以及其他所有人說，我們渴望親眼看到這些地方，近距離親身感受。那麼可以做些什麼呢？是否有一位系外行星的查爾斯·R·奈特，準備好照亮這些外星場景？
幾個月前，我與卓越的編輯 Amanda Moon 就一個旨在做到這一點的新的出版項目進行了對話，不是用紙和墨水，而是用 iPad 的發光屏幕以及雨果獎獲獎藝術家 Ron Miller 和《大眾科學》自己的 Ed Bell 的作品。這個想法是用新的東西取代通常昂貴且靜態的咖啡桌書，一部分是書，一部分是應用程式——一個以科學為基礎的投機想象力的展示。由此產生的 前往系外行星之旅，我認為很棒，但最引人入勝的方面之一是，在有限的知識與科學推斷之間取得平衡，使所有這些東西真正有趣是多麼具有挑戰性。以 16 Cygni Bb 為例。
這是一個氣體巨行星，質量至少比木星大 68%。它圍繞著一顆類似於我們太陽的 G 型矮星執行，只是可能老了幾十億年。這顆恆星距離我們約 70 光年，也是一個分層三合星系統的一部分。恆星 A 和 C（另一顆 G 型矮星和一顆低質量 M 型矮星）形成一個雙星系統，而 B——連同它的行星——在這個星對的外部很遠的地方執行，至少需要 20,000 年才能環繞其他恆星。行星本身具有強烈的偏心或橢圓軌道，週期約為 800 個地球日。但這個軌道表明，至少在一段時間內，16 Cygni Bb 位於該系統的名義 宜居帶 內。
然而，這是一個氣體巨行星，那麼藝術家該如何做才能讓它變得有趣，激發我們的感官，讓我們“感受”一下在那裡會是什麼樣子？在這種情況下，訣竅是推測 16 Cygni Bb 可能擁有衛星，並且其中一顆衛星可能合理地擁有大氣層和接近宜居的表面環境。正如我之前寫過的那樣，系外衛星的想法並不新鮮，並且 很可能很快就會成為現實。
這就是 16 Cygni Bb，不是從其無休止的沉悶雲層頂部看到的，而是從其幾顆衛星之一表面起伏平原上方的岩石露頭看到的。這是一個戲劇性且令人敬畏的景象。它是真實的嗎？我們目前無法得知，但這肯定完全在可能的範圍之內。
對於一些已知的系外行星，米勒和貝爾甚至變得更加雄心勃勃——iPad 具有運動和位置感測器，因此螢幕可以成為一個可移動的視窗，而不是顯示外星場景的單張照片，讓您完全字面意義上地 置身於另一個世界的中心。這是一種令人不安的感覺，能夠轉身檢查是否有什麼東西從你身後偷偷靠近，查爾斯·R·奈特肯定會對此感到興奮。
我認為這種應用程式-書籍混合體的另一個方面將科學插畫帶入了一個新的領域，那就是無限更新的可能性。系外行星正以越來越快的速度被發現（實際上幾乎呈指數級增長）。因此，現在咖啡桌書或博物館展覽成為新聞來源和科學過程的展示。考慮一下像臭名昭著的 Gliese 581 這樣的系統（關於真正宜居的、幾乎地球大小的行星的說法出現又消失了）。這些假想的世界可以展示出來，但正在進行的科學故事也可以講述。在螢幕上看到它們會讓你的心為它們渴望成真而感到疼痛，因此，如果說有什麼的話，那就是它們可能只是困難資料分析的虛構產物，這讓我們感到更有動力繼續搜尋。
所以現在您想知道這是否只是對法拉、施特勞斯和吉魯出版社的《大眾科學》出版物以及我在該專案中扮演的角色進行的長篇電視廣告——好吧，我想說是，也可以說不是（我有沒有提到我也做了音訊旁白？）。我不認為我能從中得到任何好處，但我想要引出《前往系外行星之旅》中我參與最多的部分，並且我認為這為科學插畫的一個可能的未來方向提供了一瞥，這對外行人和科學家——尤其是系外行星科學家——都有好處。
潛伏在這個應用程式中的一個功能叫做“行星建造器”，它起源於 Davide Castelvecchi 的（自由度）富有創造力的頭腦。這個想法很簡單，但要做好卻很難。如果讀者可以自己“設計”一顆行星呢？透過選擇一顆恆星宿主、行星大小以及軌道距離和年齡等屬性，他們可以建立一個科學上準確的“最佳猜測”的三維表示，以瞭解這樣的世界會是什麼樣子。突然間，讀者自己可以成為科學插畫家——軟體既充當指南又充當藝術家，確保無論製作什麼都始終在合理性的範圍內。在這種情況下，即使有 Andrew Fox 驚人的編碼才能以及 Brandwidth 的整個製作團隊，我們仍然面臨著小型平板電腦（儘管所有熱情洋溢的評論）帶來的巨大限制。我認為完成的工作很棒，我為此感到非常自豪，但它也證明了進一步發展的潛力。
透過結合科學模型，然後將其渲染為影像，插圖本身變得靈活——不僅可以從不同的角度或在不同的光照條件下觀看，還可以調整基本物理引數。我們可以滿足我們對“如果……會怎麼樣？”的藝術眼光和科學好奇心。
對於系外行星科學來說，這可能非常重要。即使是嘗試描繪像 16 Cygni Bb 周圍一顆假想衛星上的場景那樣的簡單問題（衛星會在哪裡？它會接收到多少光和輻射？一天會有多長？）也挑戰著科學家們將事情思考到其邏輯結論，並可能提出新的問題，從而導致在真實宇宙中發現新的事物。
我們將不得不拭目以待，看看有多少未來的系外行星科學家承認，就像之前的許多古生物學家一樣，他們的靈感來自對想象世界的驚鴻一瞥。我敢打賭會有很多。