本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
科学插画有着悠久而崇高的历史，从古代对天体的描绘，到莱昂纳多·达·芬奇对解剖学和发明的非凡绘画，再到最新的电脑生成动画在 CNN 上，或者——也许经过更深思熟虑的思考——在世界各地伟大科学博物馆的电影屏幕上闪耀。在英语中，“illustrate”（说明）一词的词源与为主题带来火或光，照亮它有关。我认为这通常更贴切，最好的科学插画不仅仅是描绘，它也为主题带来了光辉，带来了生命。
但这确实是一项棘手的工作，因为一旦古代生命形式，或某些无法看到的物理学片段被描绘出来，它就可能获得一种非常具有误导性的人格。但是这种风险通常是值得的，科学家们常常迫切需要一种方式来可视化他们的目标，以及一种方式来向广阔且持怀疑态度的世界传达他们的兴奋之情。引人入胜的视觉效果真的可以胜过千言万语。
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一个绝佳的例子是查尔斯·R·奈特在 1800 年代后期和 20 世纪上半叶的经常被引用的作品，他将恐龙描绘成活生生的、会呼吸的、覆盖着肉体的生物，帮助彻底改变了我们对地球深层历史的直观感受。但他不得不在重新赋予实际上只是尘土飞扬的骨骼生命时走一条细线，而且当场景看起来用一些额外的植被或更喧闹的异特龙会更好时，他并不总是坚持科学知识的界限。
在许多方面，我们今天面临着与非凡的系外行星发现类似的挑战。就像一亿年前恐龙的矿化碎片一样，我们对遥远的世界只有一点信息，这些世界现在正在填充我们的调查。但我认为我可以代表科学家以及其他所有人说，我们渴望亲眼看到这些地方，近距离亲身感受。那么可以做些什么呢？是否有一位系外行星的查尔斯·R·奈特，准备好照亮这些外星场景？
几个月前，我与卓越的编辑 Amanda Moon 就一个旨在做到这一点的新的出版项目进行了对话，不是用纸和墨水，而是用 iPad 的发光屏幕以及雨果奖获奖艺术家 Ron Miller 和《大众科学》自己的 Ed Bell 的作品。这个想法是用新的东西取代通常昂贵且静态的咖啡桌书，一部分是书，一部分是应用程序——一个以科学为基础的投机想象力的展示。由此产生的 前往系外行星之旅，我认为很棒，但最引人入胜的方面之一是，在有限的知识与科学推断之间取得平衡，使所有这些东西真正有趣是多么具有挑战性。以 16 Cygni Bb 为例。
这是一个气体巨行星，质量至少比木星大 68%。它围绕着一颗类似于我们太阳的 G 型矮星运行，只是可能老了几十亿年。这颗恒星距离我们约 70 光年，也是一个分层三合星系统的一部分。恒星 A 和 C（另一颗 G 型矮星和一颗低质量 M 型矮星）形成一个双星系统，而 B——连同它的行星——在这个星对的外部很远的地方运行，至少需要 20,000 年才能环绕其他恒星。行星本身具有强烈的偏心或椭圆轨道，周期约为 800 个地球日。但这个轨道表明，至少在一段时间内，16 Cygni Bb 位于该系统的名义 宜居带 内。
然而，这是一个气体巨行星，那么艺术家该如何做才能让它变得有趣，激发我们的感官，让我们“感受”一下在那里会是什么样子？在这种情况下，诀窍是推测 16 Cygni Bb 可能拥有卫星，并且其中一颗卫星可能合理地拥有大气层和接近宜居的表面环境。正如我之前写过的那样，系外卫星的想法并不新鲜，并且 很可能很快就会成为现实。
这就是 16 Cygni Bb，不是从其无休止的沉闷云层顶部看到的，而是从其几颗卫星之一表面起伏平原上方的岩石露头看到的。这是一个戏剧性且令人敬畏的景象。它是真实的吗？我们目前无法得知，但这肯定完全在可能的范围之内。
对于一些已知的系外行星，米勒和贝尔甚至变得更加雄心勃勃——iPad 具有运动和位置传感器，因此屏幕可以成为一个可移动的窗口，而不是显示外星场景的单张照片，让您完全字面意义上地 置身于另一个世界的中心。这是一种令人不安的感觉，能够转身检查是否有什么东西从你身后偷偷靠近，查尔斯·R·奈特肯定会对此感到兴奋。
我认为这种应用程序-书籍混合体的另一个方面将科学插画带入了一个新的领域，那就是无限更新的可能性。系外行星正以越来越快的速度被发现（实际上几乎呈指数级增长）。因此，现在咖啡桌书或博物馆展览成为新闻来源和科学过程的展示。考虑一下像臭名昭著的 Gliese 581 这样的系统（关于真正宜居的、几乎地球大小的行星的说法出现又消失了）。这些假想的世界可以展示出来，但正在进行的科学故事也可以讲述。在屏幕上看到它们会让你的心为它们渴望成真而感到疼痛，因此，如果说有什么的话，那就是它们可能只是困难数据分析的虚构产物，这让我们感到更有动力继续搜索。
所以现在您想知道这是否只是对法拉、施特劳斯和吉鲁出版社的《大众科学》出版物以及我在该项目中扮演的角色进行的长篇电视广告——好吧，我想说是，也可以说不是（我有没有提到我也做了音频旁白？）。我不认为我能从中得到任何好处，但我想要引出《前往系外行星之旅》中我参与最多的部分，并且我认为这为科学插画的一个可能的未来方向提供了一瞥，这对外行人和科学家——尤其是系外行星科学家——都有好处。
潜伏在这个应用程序中的一个功能叫做“行星建造器”，它起源于 Davide Castelvecchi 的（自由度）富有创造力的头脑。这个想法很简单，但要做好却很难。如果读者可以自己“设计”一颗行星呢？通过选择一颗恒星宿主、行星大小以及轨道距离和年龄等属性，他们可以创建一个科学上准确的“最佳猜测”的三维表示，以了解这样的世界会是什么样子。突然间，读者自己可以成为科学插画家——软件既充当指南又充当艺术家，确保无论制作什么都始终在合理性的范围内。在这种情况下，即使有 Andrew Fox 惊人的编码才能以及 Brandwidth 的整个制作团队，我们仍然面临着小型平板电脑（尽管所有热情洋溢的评论）带来的巨大限制。我认为完成的工作很棒，我为此感到非常自豪，但它也证明了进一步发展的潜力。
通过结合科学模型，然后将其渲染为图像，插图本身变得灵活——不仅可以从不同的角度或在不同的光照条件下观看，还可以调整基本物理参数。我们可以满足我们对“如果……会怎么样？”的艺术眼光和科学好奇心。
对于系外行星科学来说，这可能非常重要。即使是尝试描绘像 16 Cygni Bb 周围一颗假想卫星上的场景那样的简单问题（卫星会在哪里？它会接收到多少光和辐射？一天会有多长？）也挑战着科学家们将事情思考到其逻辑结论，并可能提出新的问题，从而导致在真实宇宙中发现新的事物。
我们将不得不拭目以待，看看有多少未来的系外行星科学家承认，就像之前的许多古生物学家一样，他们的灵感来自对想象世界的惊鸿一瞥。我敢打赌会有很多。