不只你们，科学家也“玩”看词画画
2018/7/22 12:17:44 中科院物理所

     几天前的“猜画小歌”还挺火的，感觉大家的身体里都是自带灵魂画手属性，忙里偷闲刷刷朋友圈的时候，全是大家的大作

    

     刚又看了眼票圈，果然大家的热度只有三分钟…

    

     看画猜词，看词画画

     实际上看词画画这个词不止你们干，科学家们也要干，只不过科学家们是看着名词、数据和公式在那画。实际上，这项工作还有个名字，叫做科学可视化(scientific visualization)。这种可视化把实验中得到的数据，规律，理论计算得到的公式通过更为形象的图形化的语言来描述。也就是俗话说的

     “

     图都没有，你说个啥子？

    

     场

     Field

    

     电偶极子两个电荷在做周期性往复运动，产生的电场如图所示，在不断向外发射电磁波

     从大家最熟悉的东西开始吧，比如电磁场。从法拉第创造性地引入场线的概念以后，电磁相互作用便不再是那么不可捉摸的一件事情。在空间内，将每一个点的矢量组合起来，便构成了矢量场，场线可以说是一个专为矢量场精心打造的显像工具，能够清楚地显示出矢量场在每一个位置的方向和大小。

    

     我们在初中时，利用铁粉来观察磁铁周围的磁场

     随着计算机的不断发展，现在的我们想要观察场的行为已经容易得多，早已不像当年还要撒铁粉来观察磁场了。小编之前在网上发现一个开源项目 Field Play，可以根据你输出的表达式来实时生成流速场。顾名思义，流速场也就是空间中每一点对应该点位置的流速。图片经过作者大大的美化处理，看起来更加炫酷。

    

     在网页中输入流速场每一点的速度和坐标的关系公式，系统会实时生成流速场

    

    

     源和涡旋的两个例子，请忽略不小心乱入的鼠标...

     看这篇文章的人里面有没有在学流体力学的小伙伴啊？这个工具可以说是非常实用了。当然，对于没啥数理基础就想看个热闹沉迷吃瓜转发不嫌事大的大多数人来说，作者也十分贴心地给出了很多默认的公式，只要点设置里面的 Randomize就可以欣赏了。

    

     对流速场中不同角度的向量分别进行染色

     这么好玩的东西肯定不止我一个人玩过_(:з)∠)_，有人脑洞大开地做出了这个…是小编本人了 T – T

    

     图片背景由网页生成，图片来自@Simon_阿文

    

     生 物

     Biology

    

     驱动蛋白在微管上走，背后拖着一个囊泡

     这个夏天，有一部动画《工作细胞》特别火，讲述了你身体里的免疫系统如何抵抗外来入侵的细菌的故事。当然，你身体里不止细胞在努力，甚至细胞里面的一个小小的分子都在努力。这个动图应该说是很有名了，作者是 John Liebler，表现的是一个驱动蛋白在微管上走，背后拖着一个囊泡。这张图好玩的地方当然不仅仅在于其是一个优秀的科普作品，告诉你体内的化学物质是如何运输的，更是在于其以娇小的身躯带动着巨大的物体所带给人的震撼(直到今日这个图还被各大鸡汤大号使用，“转发这个努力的驱动蛋白，你今天也会变得充满力气哦”)。

    

     作者后来还在他的博客上放出了这张图的新版动画，看起来更唯美了。

     生物体内的现象多种多样，比如我们每天每时每刻都在呼吸，但是人到底是怎么呼吸的，氧气和二氧化碳怎么进入和排出我们的身体，我们人类和其他动物的呼吸系统有什么不同？如果用语言和文字来说明的话，可能是长篇大论，但是如果用动画来讲，可能会显得更加形象生动。

    

     上图描绘了人，鸡以及蟋蟀三者之间迥异的呼吸系统

    

     数学

     Mathematics

     提到数学里的图像，可能大家脑子里第一反应就是各种函数图像了，什么二次函数三角函数圆锥曲线都来凑热闹。

    

     一个咖啡杯，我们可以通过连续的形状改变将其变成一个面包圈

     我们今天不谈这些，我们来讲一讲数学里面一个十分有名的分支——拓扑学。拓扑研究的是几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的一个学科。 它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。

    

     破了个洞的轮胎，其外部的面和内部的面是等价的

     物理学家之所以研究系统的拓扑性质，是因为拓扑系统中的拓扑不变量很不容易被破坏——面包圈内部只有一个洞洞，咖啡杯上也只有把手处的一个洞洞。

     拓扑有意思的地方在于其看世界的方式和我们日常生活完全不一样——咖啡杯和甜甜圈居然是一样的，破了个洞的轮胎我们居然可以把正面和反面完全调换过来。借由图像，我们可以很清楚地看到变换的全过程。

    

     结语

     Finally

    

     日食的起因 @NASA

     很多其他领域都在做各种各样的科学可视化，也有很多优秀的作品，受限于篇幅和小编浅薄的阅历，只能和大家分享到这里。

    

     四维的立方体向三维的投影

     你都见过那些有趣的科学动图or图片？

     在留言区分享给大家让看看吧~

     参考链接：

     https://anvaka.github.io/fieldplay

     https://www.weibo.com/simonstudio2

     http://www.artofthecell.com/animation/well-you-can-tell-by-the-way-i-use-my-walk

     http://bodyincontext.com/?p=2045

     https://en.wikipedia.org/wiki/Torus

     https://giphy.com/nasa

     编辑：Cloudiiink

    

     近期热门文章Top10

     ↓ 点击标题即可查看 ↓

     1. C罗的绝技电梯球是什么原理？香蕉球和落叶球有何不同？

     2. 秃了就是秃了，你不会变强也别幻想能根治

     3. 水不是一种液体，而是两种？!

     4. “最难高考作文”的背后，蕴藏着怎样深刻的科学道理？

     5. 为什么录音里自己的声音和自己听到声音差别很大？| No.110

     6. 拿着冲锋枪向下开枪从五楼跳下，可以安全着地吗？| No.107

     7. 不会写段子的审稿人不是好审稿人!审稿意见合集，搞笑的、毒舌的...这里都有!

     8. 被王者纸飞机吓呆了，怀疑自己过了个假童年

     9. 鹿晗为之“虎躯一震”的签字笔，其背后并不简单 | 正经玩

     10. 我们用仨瓶子，做了个伪“永动机” | 正经玩

     点此查看以往全部热门文章

    

    

    http://weixin.100md.com
返回 中科院物理所 返回首页 返回百拇医药