科學視覺化如何幫助拯救世界

本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點

幾周前的總統大選之後，丹·拉瑟為《大眾科學》發表了一篇部落格文章，斷言“現在比以往任何時候都更需要我們支援科學。” 事實上，近年來公眾對科學的理解和信任常常讓人感到岌岌可危。隨著反疫苗運動助長麻疹爆發，幾個州的教師向年輕學生講授創造論，以及否認氣候變化的政客在參議院地板上幼稚地扔雪球，科學在一段時間內一直感覺受到攻擊。但唐納德·特朗普的當選對科學構成了前所未有的更大威脅，而這恰恰發生在我們迫切需要科學研究和循證政策來取得勝利的時候。考慮到氣候變化和抗生素耐藥性等問題帶來的非常真實和迫在眉睫的危險，我們作為一個社會的生存就取決於此。

因此，正如拉瑟指出的那樣，我們作為科學記者的作用變得比以往任何時候都更加重要。我們將繼續向公眾傳播關鍵的科學進展，並譴責有害的和/或與科學證據相悖的政策。但除此之外，我們必須找到進一步吸引和擴大受眾的方法。對於那些已經對科學感興趣並具有科學素養的人，我們需要激勵他們以更高的水平參與科學——無論是攻讀 STEM 領域的學位，呼籲政府資助重要的研究，還是教導他們的孩子從小擁抱科學思維和好奇心。對於那些不太熟悉科學語言和原則的人，我們必須激發他們的興趣，並用引人入勝且易於理解的內容吸引他們。而且——最令人畏懼的是——對於那些信念明確反科學的人，我們需要以某種方式說服他們接受我們在受過高等教育且以證據為導向的泡沫中理所當然接受的核心原則。

作為一名圖形編輯，我發現拉瑟部落格文章中的一段話特別相關。為了實現上述目標，他寫道：“我們需要更多的跨界交流和參與。我們需要在形式、語氣、內容和傳播方面進行實驗。我們不能讓科學內容被貶為迴音室或精英傳播渠道。我們需要嘗試找到一種方法，透過數字推廣、傳播和社交媒體互動將資訊傳遞到人們所在的地方。” 雖然他沒有明確地說“我們需要更多更好的資訊圖表”，但我憑直覺推斷出了這個資訊，並堅決地點了點頭。 

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為什麼選擇資訊圖表？嗯，除了我靠創作它們為生之外，我認為圖形有潛力成為最容易消費和分享的媒體型別，特別是對於科學內容而言。我比普通大眾受過更好的教育和具有更高的科學素養，但我並不羞於說，當我閱讀關於科學的論文、文章或書籍時，我首先會看圖片。 

優秀的資訊圖表的妙處在於，它可以在單個視覺內容單元中講述一個完整的故事。儘管我已經開始對過度使用的標題格式“【某某概念】用一張圖解釋”感到不屑一顧，但這種慣例確實抓住了圖形作為一種媒介的優勢。（當標題改為“【某某概念】用幾段文字解釋”時，它的吸引力肯定會降低。）因為雖然資訊圖表通常確實需要受眾進行一些閱讀，但文字往往被分解為易於管理的小塊，並與視覺元素一起排列以便於消費。 

資訊圖表還有一種能夠激發人們對其內容信任的感覺；看到概念的視覺化賦予了它一定的客觀分量。當然，正如某些故意欺騙的資料視覺化所見，這個想法也可以被用於卑鄙的目的。但我認為，通常情況下，用圖形謊報要比僅用文字謊報更難——如果僅僅是因為視覺化不存在事實參考的東西需要付出更大的努力。 

用視覺方式交流某些內容時，也更難偷工減料。我可以用文字解釋一個我沒有完全掌握的科學過程，但要畫出它則需要更高層次的理解。每當我開始工作中的新專案時，我都會想起這個原則。例如，我最近委託製作了一幅醫學插圖，解釋患者如何接受基因療法治療以促進心臟中新血管的發育。在閱讀了口頭描述後，我以為自己對該過程理解得很透徹。然而，開發圖形的過程迫使我識別並填補我知識中的空白，例如導管插入的精確位置（“在腿部”並不能說明全部情況），以及基因治療產品在冠狀動脈中的確切釋放位置。這種必要的精確性不僅使圖形具有資訊量，而且還值得信賴，因為我與專家進行了諮詢，以回答在整個過程中出現的任何問題。

那麼，在瞭解資訊圖表成功地告知甚至說服受眾的潛力之後，我們如何利用它們來接觸更多的人？有很多途徑可以探索，而且我領域的許多同事已經追求它們一段時間了。 

奈傑爾·福爾摩斯可能是圖形藝術家的最佳範例，他可以採取複雜或晦澀的概念，並使其不僅易於理解，而且有趣且引人入勝。在 2015 年 PolicyViz 播客的一集節目中，福爾摩斯描述瞭如何使用熟悉的物理事物作為參考來幫助人們掌握困難的概念。他引用了他進行的一項實驗，該實驗旨在傳達七十億（世界人口）的真實規模。他計算出了單位重量中莫頓鹽的精確顆粒數，並獲得了價值七十億顆的顆粒。在確定了這種鹽量的體積之後，他估計它會裝滿大約七個中等大小的浴缸。雖然他可以選擇無限多的物體中的任何兩個來傳達相同的值，但選擇鹽和浴缸是因為它們都是普遍熟悉且有形的。普通人可以很容易地在腦海中想象出這兩個單位——一粒食鹽晶體和七個浴缸的體積。

在最近的一次演講中，福爾摩斯概述了他採用的另一種方法，他稱之為“希臘合唱團”。他創造了平易近人的角色來引導觀眾瀏覽他的圖形；這些角色可能會提出問題、發表評論或與其他視覺元素互動。透過在圖片中插入友善的人性化元素，“希臘合唱團”成為觀眾的資訊大使。在《大眾科學》2015 年 7 月刊中，福爾摩斯繪製的插圖使用旋轉的立方體作為視覺參考解釋了群論的數學概念。雖然立方體看起來足夠簡單，而且圖形使用箭頭和軸線等標準約定來顯示它們的旋轉，但我認為真正使視覺化易於理解的是他插入場景中的三個小人物。當他們旋轉、推動和舉起立方體時，這些看似微不足道的角色設法使物理物體及其運動栩栩如生。

吸引其他頑固讀者的另一種方法是使用幽默。資料記者莫娜·查拉比接受了這種方法，但重要的是，她也旨在挑戰資料必然精確和準確的觀點。透過使用異想天開且不完美的手繪視覺化，她在承認自己作為資訊傳遞者的易錯性的同時，使資訊易於理解。透過將她自己的人性融入到每個視覺化中，她以一種清晰、數字生成的影像根本無法做到的方式吸引觀眾。

另一方面，利用我們在科學視覺化中擁有的藝術工具可能存在優勢。正如我的同事珍·克里斯滕森在 2012 年的博文中指出的那樣，以友好且引人入勝的方式視覺化抽象概念並不總是意味著使視覺元素過於簡單或有趣。相反，藝術家可以在他們的視覺化中填充誘人的紋理和細節——即使這意味著採取一些藝術自由——以吸引觀眾。要將量子物理學這樣密集而無形的主題注入豐富而引人注目的物理性，似乎有點違反直覺。但如果做得好且負責任，這樣的修飾可以消除複雜科學的冷漠晦澀，或許足以讓讀者願意去研究它。

那麼，讓我們探索各種方法來使科學圖形更平易近人。但正如丹·拉瑟正確強調的那樣，我們還必須找到傳播內容的方法，使其能夠接觸到新的受眾。它必須儘可能易於訪問和共享。這意味著優先考慮數字內容——也就是說，專門為螢幕而非頁面製作的內容。至關重要的是，它必須針對手機螢幕進行最佳化，因為移動裝置現在已經取代計算機成為下載和消費數字內容的最流行方式。

此外，我們應該嘗試並利用數字格式，以令人耳目一新、引人入勝的方式呈現視覺資訊。讓我們研究那些激勵我們的創新視覺化作品，例如奈傑爾·霍姆斯關於希格斯玻色子的獲獎動畫圖形，或者彭博社廣受讚譽的互動資料視覺化作品“是什麼真正讓世界變暖？”。 虛擬現實的日益普及肯定會開闢視覺交流的新途徑，我們應該研究VR作為一種具有獨特切身體驗力量的教育工具的全部潛力。當然，不同的故事適合不同的形式，靜態圖形通常可以最好地完成這項工作。但是，我們在尋找傳遞科學想要講述的重要視覺故事的方式時，應該保持開放的心態和勤奮的態度。

最重要的是，我們這些有平臺建立和傳播科學內容的人，應該在心中牢記特朗普總統任期的現實以及反科學言論的危險，來對待每個專案。資訊圖形將在這場鬥爭中發揮多種作用之一，但我認為這是一個重要的作用，我謙卑地迎接這一挑戰。