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中转站课题:超级实验室

2019-09-10

画刊 2019年12期
关键词:碳原子晶体管碳纳米管

科学和艺术的问题发展改变了人的状态和人与世界的关系,而且还将不断地有更大的发展。

怎么来看待这个问题?有两种不同的方法。一种方法是按照现在的社会分类法,就是把计算科学、材料科学、生物工程学作为第四生产力的主要“现象”来讨论问题。就像我们谈到工业时代的时候都是讨论蒸汽机,其实蒸汽机只是工业时代中很小的一部分。这就是一种方法。但我觉得这种方法不妥,因为根据我们现在对资本主义社会所作的深切认识和反省,包括对一些国家资本主义社会的认识和反省,发现之所以出现这样的一些项目的发展,很大程度上是出于国与国之间国际政治和资本市场的需要。国际政治间的需要主要出于军事的较量;而资本市场的需要主要是被投资和经营催生出来的,它其实并不是因为本体的性质,而是因为它被运用和需要的程度,所以说第四生产力的代表未必是第四生产力的核心,而是最时髦、最受欢迎或者最有盈利性的东西。

刘昕是这样陈说她的作品以及她对于科学艺术的理解的:

“罗德岛毕业后去了麻省理工媒体实验室,更多算是一个研究员的工作,偏向于科技研发。我有两块的工作:第一塊的话是作为艺术家本身的艺术创作;另外一部分,是自己在科学方面成长为一个专业的研究者和工作者,为什么需要这样?因为我还是很认真地去发论文,好去研究一些新的技术,就像你是画画的一样,你可以说你是一个当代的画画的艺术家,大家现在虽然是什么样的你都可以画,但是呢你可能还是需要一个基础的,比如素描写生这样的一个训练。所以在我自己的眼里,如果我是要去做技术的话,那可能本身在技术领域还是要有磨炼,不然的话就好像喧宾夺主,或者说自己以为对这个领域有所了解,但并没有真正深入到本质,包括科学家的圈子里。

我比较关心的就是自我的建构,就是说我自己这个概念是怎样形成的。首先第一点‘从感知的方面来讲,我现在在说话,我可以听到我自己的声音,我知道是我在说话,而不是其他的人,甚至是说如果我拿了一个麦克风,这个声音从音响里面放出来,我仍然知道那是我自己的声音,它是一个对自我感知系统的认知。作为一个中国人,作为一个艺术家,那我还有文化上的、历史上的认知。然后如果我去到大自然或者是去到火星,那我还知道我是一个地球人,我不是一个猴子,我是一个人。所以我觉得这个自我认知它是在一个对比的过程当中发生的。我的很多作品其实是挑战自我认知,在这个科技语境下或者科学发展的过程当中,我们对于‘我’这个概念的认知不断变化的可能性。

我第一次接触虚拟现实的作品是把自己变成一棵树。它整个的这个过程就是成长为一棵树,没有任何多余的剧情。从一个种子,慢慢长成一棵树,整个过程中你可以看到热带雨林里面的很多动物,但你什么也干不了,因为你就是一棵树,你只能挥挥你的树枝。但这个作品很成功,因为我们在整个的7分钟的体验当中,非常精确地把一些体感的经历传递给了观众,从土壤,到下雨时整个地表全部都震动起来,整个人在雷电之中。再慢慢离开土壤之后看到了太阳,感受到了温热的空气……这些细节做好了,这种感触会让每个观众自己把故事放进去。”

傅云义教授的材料实验是从纳米的认识开始的,他首先陈述他的研究领域,讲了碳纳米材料的故事:

“对于碳,最熟悉的是我们小学用的铅笔。如果把铅笔的痕迹放大,就可看到石墨,是层状材料。每一层中的碳原子构成六边形的蜂窝结构。若甲烷分解,碳原子会在铜箔等金属表面形成单原子层的石墨碳,厚度约在0.3纳米。若其面积足够大,转移至硅(表面含二氧化硅),借助反射光,肉眼就可看到石墨烯薄膜。石墨是三维结构,石墨烯是二维材料,碳原子是sp2杂化的,碳原子之间共价键相连。假设将石墨烯卷起来,就变成了中空、无缝的碳纳米管,最小直径可在1纳米左右,大约是头发丝直径的万分之一。它既可以是半导体(用于制作晶体管),也可以是互连的纳米导线,其最高可承载的电流密度高于铜或铝的百倍,科学家尝试利用这种材料做集成电路。美国宇航局曾有个设想,如果在地球和月球之间搭一个缆车索道,不用火箭,咱们坐缆车就可以上月球,那么牵引缆车的绳索无法用现在的不锈钢钢丝(自重就会拉断绳索本身),但可用碳纳米管束纺成的绳索来牵引缆车,因为碳纳米管轻,其密度约为钢铁的1/6,但强度相当于钢的100倍。还有,借助单层的石墨烯和五边形缺陷,弯成曲面,可形成一个球状分子——碳60,60个碳原子形成的分子结构像足球一样。如果将碳60分子塞进碳纳米管内,可形成新的碳纳米结构——豆荚结构,填充的碳60分子会改变碳纳米管的电子结构。碳纳米材料在信息领域的应用广泛,碳纳米管可用于制作晶体管,晶体管是一种开关,具有放大的作用。现在的电脑芯片最基本的单元就是硅基晶体管,集成电路就是无数晶体管搭建的复杂电路。电脑性能如何,取决于集成电路的规模,即晶体管数量。碳纳米管还可以做逻辑电路,即电脑中具有操作功能的一个单元。手机和各种飞行器中的芯片,都需要它。此外,纳米管也可以用于柔性的集成电路,现在的电脑没法弯曲,但是将来电脑就有可能可以弯曲、折叠,包括显示屏。刚才提到的像薄膜一样的石墨烯,可用于高速电子器件,由于它是透明的,同时又导电,可以做显示屏、触摸屏,也可以制作光源,人类早期的灯泡就曾用碳做过,现在可以用单原子层的石墨烯来做。我们可想象一下碳纳米材料在柔性领域的应用,若石墨烯与现在有机发光材料结合,就可以做成柔性的显示屏。将来的电视就有可能像纸一样薄,也可随意贴到任何一个墙面上。所以新材料可改变信息技术领域内的原有概念,也可以服务于信息技术。”

无论是刘昕的一棵树,还是傅云义教授的碳纳米材料和液态镓,他们在整个项目实施之前都找到了一次机会在美术馆里面进行实验,如何关联得上,自由在一起碰撞才会发现。其实这并不是一种运用,也不是一种发表,而是一种探索的可能,这就涉及美术馆的特殊的意义和功能,因为在美术馆里是有特权的,所以才能由此中转,中转站中才能做“超级实验室”。美术馆的最新功能,即第四功能,就是实验。一些政治、道德、生理等方面的行为,如果是在美术馆的有限范围之内,是可以得到特许进行实验的。也就是说,在博物馆的开放时间之内,只要保证人身安全,有受测者的自愿签字,就可以在博物馆内进行。比如我们可以让志愿者进入美术馆,只要在这个空间里给他服一种药,吃一颗下去,就会瞬间变成同性恋。我们会找很多的志愿者来吃这个药,然后看你变的程度怎么样。但这种药是可逆的,只要出门前喝一杯水或者吃一颗解药就能够恢复。这种药只在美术馆里才能用,不发不卖。也许等你吃过了解药以后才会告诉你,这其实只是一个安慰剂,没有任何药性的糖丸而已。那么,到底是药物起作用,还是你本身就有这样的倾向,这就是所谓美术馆的特权。

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