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编者按：刘易斯·达特内尔的书籍 《知识：从头重建我们的世界 (the-knowledge.org)》 提炼了后末日时代的幸存者群体在社会崩溃后（无论是由于疫情爆发、小行星撞击或其他灾难）恢复所需的关键信息。关于支撑我们日常生活的关键技术和核心科学原理的基础知识，将作为文明本身的快速入门指南，帮助幸存者尽快重建，并避免漫长的黑暗时代。以下是第 11 章中关于摄影的基本入门知识。
以下内容摘自《知识：从头重建我们的世界》，作者：刘易斯·达特内尔。由 Penguin Press 出版，企鹅集团 (美国) 有限责任公司成员，企鹅兰登书屋旗下公司。版权所有 © 刘易斯·达特内尔，2014 年。
摄影是一项绝妙的技术——一种利用光线记录图像的方式，捕捉瞬间并将其永久保存。一张假日照片甚至在几十年后也能触发生动回忆，但照片记录的视觉世界比记忆所能提供的真实度要高得多。然而，除了醉酒派对快照、家庭肖像或令人叹为观止的风景之外，摄影在过去两百年中无与伦比的价值在于呈现眼睛看不到的东西。它代表了众多科学领域的关键使能技术，并且对于加速灾难后社会的重启至关重要。摄影使研究人员能够记录极其微弱或发生在人类感知速度过快或过慢的时间尺度上的事件和过程，或者记录我们看不见波长的事件和过程。例如，摄影提供延长的曝光时间，以吸收比人眼可以提供的更长时间的微弱光线，从而使天文学家能够研究大量的昏暗恒星，并将模糊的污迹分辨成详细的星系和星云。感光乳剂也对 X 射线敏感，因此您可以创建医学图像来检查身体内部。
摄影背后的关键化学原理非常简单：某些银化合物在阳光下会变暗，因此可以用来记录黑白图像。诀窍是制造一种可溶性银，可以均匀地铺展成薄膜，然后将其转化为不溶性盐，粘附在感光介质的外表面上，并且不会再次被冲走。
首先，在一张纸上涂上一层含有一些溶解盐的蛋白，并使其干燥。现在将一些银溶解在硝酸中，硝酸会将金属氧化成可溶性硝酸银，然后将溶液铺展在您准备好的纸上。氯化钠将反应生成氯化银，氯化银既感光又不溶，而蛋清蛋白将防止感光乳剂渗入纸纤维。如果您在后末日世界中搜寻，一个纯银茶匙就含有足够的纯银元素来制作 1,500 多张照片。
当光线照射到这张感光纸上时，它们会提供能量来释放晶粒中的电子，从而将氯化银还原回金属银。大块的银，例如抛光的盘子，具有明亮的光泽，但微小的金属晶体斑点会散射光线，因此看起来是黑色的。另一方面，感光纸上未暴露于光线的区域仍然是纸张背后的白色。曝光后的关键后续步骤是终止这种光化学反应，从而稳定捕获的阴影。硫代硫酸钠是当今仍在使用的定影剂，相对容易制备。将硫磺气体鼓入苏打或苛性苏打溶液中，然后用硫磺粉煮沸并干燥，即可得到“海波”晶体（昵称源自其旧名称硫代亚硫酸钠）。
使用安装在遮光盒前部的镜头将图像投射到后壁的感光纸上，即可制成照相机，但即使在明亮的阳光下，这种原始的银化学反应也可能需要数小时才能拍摄“照片”。幸运的是，您可以使用显影剂大大提高相机的灵敏度——一种化学处理方法，可以完成部分曝光晶粒的转化，将其完全还原为金属银。硫酸亚铁效果很好，并且可以通过将铁溶解在硫酸中轻松合成。随着后末日社会化学水平的提高，您可以将氯盐替换为其原子同胞之一碘或溴的盐，它们会产生更感光的感光乳剂。
然而，光照使感光晶粒变成深色金属银，而场景中的阴影仍然是浅色的这一事实意味着，照片的色调与您的眼睛所看到的相反——您会得到“负片”。没有快速作用的化学反应可以产生永久的正像——没有最初是黑色的物质会在阳光下迅速褪色——因此摄影背负着这种负片结果。必要的概念飞跃是意识到，如果在相机中在透明介质上创建了这种反转的负像，则只需要使用负片作为感光纸上的掩模进行第二阶段的印放，这样高光和阴影的图案就会再次反转回正常。湿版火棉胶工艺使用溶解在乙醚和乙醇溶剂混合物中的硝化棉——所有这些物质我们都已在本书中遇到过——来产生糖浆状透明液体。它非常适合在玻璃板上涂上感光化学物质，然后在干燥成坚韧的防水薄膜之前曝光和显影图像。如果改用明胶（从动物骨骼中熬制出来），则可以制成更感光且允许更长曝光时间的干版。
摄影是几种现有技术融合创造新颖应用的绝佳例子，并且使用了相对简单的材料和物质。建造一个耐火粘土内衬的窑炉，通过将硅砂或石英与纯碱熔化来生产您自己的玻璃。取一团研磨成聚焦透镜，另一团压平成矩形玻璃片作为负片，并利用您的造纸技能来制作光滑的印样。摄影背后的化学原理使用了本书中一次又一次使用的相同酸和溶剂，您可以使用从银勺、粪堆和食盐中提取的物质拍摄原始照片。事实上，如果您穿越时空回到 1500 年代，您将很容易找到构建简易相机所需的所有化学物质和光学元件，这样您就可以向荷尔拜因展示如何拍摄亨利八世国王的照片，而不是创作油画。
填补元素周期表、开发炸药以及使用摄影作为重新发现的工具，都将是文明在衰落后重启的重要活动。但是，随着后末日社会复苏并开始蓬勃发展，它将需要越来越多的我们在本书中讨论过的基本物质。为了满足这些需求，文明将需要发展更先进的工业化学工艺。
我们经常听到工业革命以及为减轻人类辛劳而发明的巧妙机械装置，从而大大加快了进步的步伐并改变了十八世纪的社会。但是，向先进文明的过渡与大规模合成社会运行所需的必要酸、碱、溶剂和其他物质的化学工艺的发明，与用于自动化纺纱和织布以及建造咆哮蒸汽机的机械一样重要。
作者注
在研究和撰写《知识》时，我努力确保的一件事是，我在许多我谈到的过程和技能中获得了第一手经验，这甚至包括本书封面上作者的照片，如图所示。
在摄影史学家理查德·琼斯的帮助下，我亲自拍摄了这张照片，方法是将原始的银化学物质混合在一起，并使用原始的单镜头相机，复活了可以追溯到 1850 年代——摄影的最初几年——的技术。
关于这张照片，有几件有趣的事情需要注意。首先，我们使用的原始银化学物质对光的反应非常缓慢——它的感光度远低于现代 ISO 400 胶卷——因此需要相应地长时间曝光。这里的图像是 16 秒曝光（很难说是快照），在此期间最轻微的、不易察觉的移动都会导致照片严重模糊。为了帮助解决这个问题，在我身后方便地隐藏着一个锻铁支架和头部支架，用于保持我的头部完全静止！
如此长的曝光时间也意味着，很难自然地微笑并保持表情完全静止一分钟的大部分时间，而不会看起来像尸僵狞笑。这在很大程度上解释了维多利亚时代早期女士和先生肖像中常见的荒谬的严肃表情。
此外，这里使用的简单光化学系统对紫外线比可见光更敏感，因为紫外线提供更多能量来驱动银转化反应。这意味着这些照片并非完全记录了人眼所看到的世界。正如您所见，原始照片使嘴唇看起来异常苍白（因为它们反射更多紫外线），并且皮肤在紫外线下显得更粗糙和斑驳，因为您正在观察真皮的更深层。
要探索更多资料，包括视频和幕后花絮，并参与对话，请访问 the-knowledge.org。 刘易斯·达特内尔 是英国莱斯特大学的研究员。
要直接与刘易斯讨论《知识》的主题，请在今天（星期五）美国东部时间上午 11 点加入他的 Reddit Ask Me Anything，网址为 http://redd.it/24jndm