CyberClip #31 缤纷色彩

Shyrz · 2023年3月25日

23 · 03 · 25 号刊第 31 期

三月末，诸位好！

本期选文《为什么设计的定义可能需要改变》介绍了设计的起源及发展：它是如何从建筑学中诞生，并不断随着技术变革逐渐拓展边界，但又恪守其原始意涵的；选文《为什么黄金是金色的？》深入浅出地分析了人类看到颜色的物理、化学原理，并探究了黄金有别于其他金属的独特颜色的产生原因。

希望有所启发。

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为什么设计的定义可能需要改变

→ 原文链接：Why the definition of design might need a change — Nicholas de Monchaux / MIT Technology Review / 2023-02-22

正是绘画，或称作 disegno，在文艺复兴时期意大利建筑的制作中被运用，给我们带来了「设计」这个词——或者说，这是我在 20 世纪 90 年代末作为一名建筑系学生所得到的浪漫解释。当然，历史讲述了一个更复杂的故事。

尽管在 14 至 16 世纪之间，「设计」的含义确实发生了重大转变，但这与语言关系不大，更多的是与事物制造本身的根本性转变有关。绘画和设计之间的关系并没有产生一个词，甚至没有拓展它的含义。相反，它减少了这个词以前的使用，而且在某种程度上，现在可能有必要扭转这一局面。

「设计」的拉丁词根「dē-signo」向西塞罗等人传达了比我们今天通常赋予这个词的更广泛、更抽象的含义。这些范围从字面和材料（如摹图），到策略（设计并实现目标），再到组织和制度——如对人与事物的策略「指定」（「设计」的根源仍然深度参与其中）。所有这些意义都有一个广泛的意义，即在世界的制度和安排中施加影响。

然而，在 13 和 14 世纪使用绘图直接塑造建筑开始了语言上的转变，这种意义上的「设计」几乎使其他所有意义黯然失色。

一张 1340 年的羊皮纸是这种转变过程的早期缩影。这张羊皮纸上有折叠、折痕和穿孔的钉子，它记录了赞助人和三个主要建筑商之间关于在锡耶纳中心建造桑塞多尼宫的合同。羊皮纸的下半部分记录了围绕宫殿建设的法律和财务安排；上半部分描绘了尚未建成的外墙的立面图，上面有注释和尺寸。

当然，早在 1340 年之前，图纸就已经记录了建筑者的意图——在地面、墙壁上，或者最终是其他更方便的表面上。然而，这些铭文是次要的，与建筑过程相邻。但随着 14 世纪锡耶纳（Siena）等经济体的日益繁荣，杰出的建筑大师很可能会平衡多个同时进行的项目，因此有必要依靠草拟文件的权威——当时的「设计」一词有多种含义——来管理建筑工地上的活动。事实上，桑塞多尼羊皮纸的部分作用是勾勒出第四位未具名的建造者的角色，他将留在现场指导工程，而合同的三位具名签署人则在别处忙着。在这一转变的同时，建筑工地的大师被建筑师取代，他们将制作和记录建筑的设计——主要通过文件和图纸获得授权。

因此，建筑师有时会对「设计」一词采取一种专有的态度。如果这种感觉有什么理由的话，那就是建筑师确实是第一个在当代意义上实践设计的群体——作为一种战略的、基于图纸的模式，将物体和环境从直接的制造中分离出来。然而，如果建筑是设计的先驱，作为一个独立的职业和研究课程，它很快就不会孤单。虽然巴黎美术学院的建筑系学生按照课程的规定制作草图或预备草图，并且作为我们现在所说的「设计过程」的一部分，但是工厂烟囱在离巴黎更远的地方升起，标志着物质世界的经济和其中的设计理念发生了更大的转变。

早在 16 世纪，瓷器家居用品的图纸和模型就在欧洲和中国景德镇的窑炉之间传播，帮助指定装饰的形式和图案，也就是我们现在所说的设计，为特定的市场创造。到了 18 世纪，英国先驱约西亚·韦奇伍德（Josiah Wedgwood）已经部署了艺术家和「大师级」陶匠来制作插图和模型。这样做的目的是为了实现持续的、大规模的陶器生产——用韦奇伍德自己的话来说，就是「制造不会犯错的人的机器」。但除了消除了工人犯错的余地之外，它还终结了他们的个人表达。正是随后的机械化生产将设计和制造彻底分离开来。这对设计的定义来说，无论是作为一个词语还是作为社会结构，都产生了深远的影响。

虽然这种设计的概念今天已经扩展到我们的社会和经济中，我们可以以一个单一的行业为例。正是亨利·福特（Henry Ford）的 T 型车（Model T），其 1907 年的简化设计使汽油动力汽车不仅仅是为富人定制的玩物。1924 年，阿尔弗雷德·P·斯隆在通用汽车公司进行了一项同样重要的创新，将设计作为年度新车型的标志，并为从雪佛兰到凯迪拉克等机械结构上相似的车辆引入不同的价格和定位，这是一项浪费的商业行为。

因此，尽管称手提包或太阳镜为「设计师款」会传达出一种品牌特征大于实际价值的观感，但我们仍然深深重视「设计」，因为它是少数可以使现代性的日益复杂的现实变得可行的活动之一。这并非巧合，那些寻求制造兼具变革性和易用性的产品的公司——特斯拉、苹果，甚至当时的IBM——都宣称表面处理的优雅是（假定的）整体技术先进性的体现，即使他们同时也在挖掘风格和定位的商业价值。

然而，尽管世界上发生了所有的技术变革，但几乎所有新建筑的基本起源仍然是一套图纸和规格，在 14 世纪的锡耶纳是可以辨认出来的。这也意味着，「设计」这个词，就像通常使用的那样，仍然与这个古老的定义相一致——即使它远远超出了建筑。具有讽刺意味的是，绘画已经不再是设计的唯一手段。在过去的几十年里，建筑和它的姐妹专业已经开始拥抱数字工具，开始使设计从描绘中解脱出来；3D 打印和建筑机器人组装等技术消除了概念和制造之间的传统距离。

与此同时，这种发展与所谓的「设计思维」的营销和采用不谋而合——也许并非巧合——「设计思维」的实践者往往在远离草稿桌的地方工作。这种做法的讽刺之处在于，从“设计”的绘画意义上衍生出来的工具——即用便利贴或其他方式，以草图、图表和图形方式重新排列关系的手段——往往被证明是如此成功地应用于更抽象的问题，而不是直接的物理或视觉环境。

然而，不仅仅是设计咨询公司的成功，应该推动我们回到更广阔的设计视野。设计的后工业时代意义的减弱与地球有限资源的减少是不可分割的，无论是堆砌成锡耶纳宫殿的采石，还是锚定 iPhone 形象的稀土。虽然设计可以带来巨大的好处，但它也对我们当前的生态危机负有责任；每一件新事物也许并不比旧事物好多少。

如果今天的设计师通过原型设计和直接制造，从划定的范围内进一步向下游延伸，那么我们也会通过要求设计进一步向上游发展而获得很多好处。这意味着产品创造中涉及的焦点小组和调查，建筑中涉及的法律和发展决策，设计的世界所依赖的资源和决策。

从「循环」经济中对材料的持续再利用，从建筑的重点转向适应性再利用，到对食物的重新设计，从对肉类的不可持续的关注，我们必须重塑的不仅是物品，还有创造它们的文化和制度。并非偶然的是，这样的作品重现了 dē-signo 的原始意涵：不仅仅是寻找更美丽的形状，而是塑造一个更美丽、更可持续的世界。

为什么黄金是金色的？

→ 原文链接：Why is Gold yellow? Spoiler alert: Einstein again — Mihai Andrei / ZME Science / 2023-02-08

你可能没有考虑过这个问题，但黄金之所以是黄色的（或者说是金色的），在其原子结构中根深蒂固——这是因为一种叫做相对论量子化学的东西。简单地说，因为它是一个非常大的原子，黄金的电子移动之快到表现出相对论收缩，将吸收的光的波长转移到蓝色，并反射出相反的颜色：金黄色。

继续往下读，更深入地了解赋予这一财富奢侈的象征其珍贵颜色的迷人化学物质。

到底什么是颜色？

如果我们想要理解黄金为什么是黄色的，我们首先要理解事物为什么是有颜色的。白光——我们通常简单地称之为光——是许多颜色的混合物，它们都有各自的波长。当光从任何物体上反射时，它会被反射、散射和吸收（在某种程度上）。因此，一个波长可能会被物体表面吸收，但其他波长会被反射出去。人眼吸收环境中不同表面反射的波长，并将信号发送到大脑，由视觉皮层处理成颜色。应该指出的是，所有表面都有自己的物理颜色，但我们眼睛感知的颜色可能因人而异，这取决于一系列上下文（即视角）和生物物理线索（即任何残疾）。

直到牛顿，我们才意识到光是颜色的来源。这让无数科学家和艺术家着迷，包括詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）、赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz），甚至约翰·沃尔夫冈·冯·歌德（Johann Wolfgang von Goethe），他们极大地提高了我们对颜色及其对我们的影响的理解。他们碰巧在这个过程中彻底改变了物理学，但那是另一个故事了。现在让我们回到黄金。

→ 拓展阅读：为什么即使在今天，黄金也被认为是有价值的？

黄金的化学

如果你看一下周期表中的金（Au），你也许不会多想。它的原子序数为 79，几乎静静地坐在一个被称为过渡金属的组的末尾（你能发现它吗？）但是如果你仔细观察它，你会开始注意到一些事情。首先，它就在铜（Cu）和银（Ag）的下面，这两种在人类历史上非常重要的金属，也是与它有重要特征的两种金属。

「将金属铜、金属银和金属金与它们众多的相邻金属原子进行比较从来都不是问题，因为纯金属已经存在了数千年，」贝恩德·斯特劳布（Bernd Straub）教授说，他发表了一篇关于黄金颜色来源的科学论文。

但与银、铜和几乎所有其他金属不同的是，黄金并没有淡淡的银色。黄金是黄色的，所以这并不能解释太多。也许更有趣的是，它正好位于唯一的液态金属水银 (Hg) 之前。黄金的黄色和水银的流动性实际上有很多共同点。

相对论颜色

在化学中，如果不考虑量子力学和狭义相对论，有些事情就是说不通的——尤其是对于周期表中较重的元素。因此，化学界很快将这些理论纳入了所谓的「相对论量子化学」。在化学的这个分支中，最重要的一点是相对论运动。

当物体开始以光速运动时，我们不仅要看它们的质量，还要看它们的相对论质量。基本上，当物体开始快速运动时，额外的能量无法大幅提高它们的速度，相反，它们的质量开始增加。从技术上讲，一切事物都有相对论质量，但由于日常物体的运动速度比光速慢得多，所以这个质量完全可以忽略不计。原子就不是这样了。好吧，至少有一些原子。

阿诺德·萨默菲尔德（Arnold Sommerfeld）计算出，对于一个标准氢原子的单个电子来说，其速度为 v≈Zc/137。不要被这个看起来很神秘的方程式吓到，这很简单的。

这个公式基本上是说，一个原子内的电子将以大约等于原子序数除以 137 的速度运动。对于金，我们已经知道原子序数是 79。所以在这种情况下，电子会以光速的 58% 移动，这是相当大的速度。对于靠近金原子核的电子轨道，就像内层电子壳层的情况一样，它们的速度达到光速的 90% 左右。这意味着相对论效应对黄金来说是显而易见的，而这些效应正在影响它的颜色。

于是，我们即将揭开……

将一切联系起来

所以，现在我们已经了解了什么是颜色，我们对金的化学成分有了一些基本的概念，我们也知道相对论效应在起作用，是时候探究事情的本质了。

原子最外层的电子决定了它的颜色。当光照射到原子上时，外层的一些电子会吸收能量，跃迁到更高的能级。当它们恢复到原来的能级时，它们将吸收的能量以光的形式释放出来，从而赋予原子颜色。

以银为例：你需要一个高能的紫外线光子来移动价电子，但能量较低的可见光光子只是被反射回来，这就是为什么银像镜子一样。

然而，金的最外层电子层中的电子比银的快得多，因此它们以相对论速度移动。这个外壳负责化学反应和许多物理性质，包括颜色。

人眼光谱的波长从 390nm（蓝色）到 700nm（红色）不等。如果你看上面的反射率曲线，你会发现黄金吸收了很多低波长的蓝光。人眼看到的波长接近600纳米的电磁辐射是黄色的——这就是黄金反射的，这就是我们所看到的。值得注意的是，由于同样的原因，纯铯（Cs）也有金色条纹。

所以，下次有人炫耀他们的新黄金首饰时，你可能会让他们想起爱因斯坦。这可能不是最好的破冰方式，但肯定能战胜虚荣。

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