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图形的游戏

已有 3661 次阅读 2012-10-31 10:56 |系统分类:科研笔记

2006年的一天,我在草稿纸上画下了一个乙烯的结构式,那时还不知道基团可以缩写,当然更不会用键线式。只是,笨拙的,歪歪扭扭的画出一个个氢原子与碳氢键。ksf和whx在旁边看着,等我画完才说,画错了,告诉我碳四键这样一回事。这是我画下的第一个结构式,从那之后我又画了成百上千的结构式,到了2009年的时候我发现,当我看到这些结构式的时候脑中所呈现的已经是相当纷繁的世界了。09年春天我在看一本连环画,有机人名反应及机理。这确实是一本画册,每一页都是画,文字就像连环画的旁白印在小小的角落,偶尔提示一下反应的条件与机理,却绝不会喧宾夺主打扰图形们的交战。因为积累了足够的”图与化合物”的编译与反编译,图便成了书的主体,这种主体性已经不只是一种呈现,一种涂抹,而甚或是内容本身,是我的思考本身。我变得用图形去思考,得出图形的答案,编译与反编译的过程在其中却渐渐模糊了。
 
2012年冬天,我依然在画着图形,不同的是,现在在画电子线路:放大器,推挽输出,电流源,差放,甚至复杂的模拟集成电路。翻开电子技术的教材,上面是满满的式子,而这些式子是无比丑陋的。虽然同是数学表达式,微积分之于经典物理,纤维丛之于规范场,是穷物理者自己动手制作的,合身美满,而工程里的式子却像是捡来的旧衣服,勉强遮遮羞而已。把这些式子抹掉之后事情反而明朗了,电子线路也不过是图的游戏。数值隐去之后图形的存在感依然强烈。
 
那么细想这确然是一件神奇的事,六年前与六年后在做着类似的事情。其实确实是很类似的,因为并没有太多的学科真的去用图形思考问题。这种用图思考的方式并不同于几何,也不同于图论,这两者更多在乎图的性质。在化学中,图的性质当然也就转化成了物质的性质,但在转化中几何属性丢失了,这种变换所保有的属性太少。图的性质并不重要,事实上结构式与电路图都是拓扑图,拓扑图是不在乎那些精确具体的几何性质的。当然按拓扑视角的几何依然有着丰富的内容,但这些内容是我们少有关心的,索烃啦,立方电阻网络啦之类的东西大概主要只是比较好玩吧。所以图形在这里更多是作为我们大脑处理客观世界的一种艺术。精巧设计的图形完好地镶嵌进我们图形认知与更高级认知之间的接口,而另一端则牢牢扎进客观本身。这样的桥梁使天堑变为通途,不论是微观还是抽象都顺遂地展现出来。这道桥梁为出入者都提供了方便,通过图形理解结构,进而理解性质。官能团的电子效应画一画就能画在图上,记不住的电路网单画出来便印象深刻,甚至保持拓扑连接而去刻意扭曲一下它的具体形态,去欣赏各种姿势的她,这样印象与理解也会深刻。而分子的设计有时可以通过图形去想象,去创造,去构建。
 
于是并非所有的学科都这样依赖与适合图形的表现,留在化学的视野中,那么也只是有机化学如此这般,晶体化学与图形关系密切,但那就不是拓扑图所能处理了。即使和有机非常像的硅化学也借鉴不得。图形不能太写意又不能太写实,太写实就变成了力学的图,结构的图,设计的图,那样就没有意思没有味道了;太写意则更没有味道,我至今仍痛恨高中生物所谓”模式图”,模式就好了,画成图就败了,相似太少失真太多,图已然没什么价值。于是在写意与写实之间的区间上人们用图去考虑问题,去描绘世界,这个区间并不太大。
 
无论是有机化合物或是电路图,图形中的元素都是有限作用的存在。比如说一个官能团它有自己的作用,但这个作用范围并不大,一般的官能团还不至于凭一己之力独自影响整个分子的属性,在一个运放中稍稍修改一个元件或单元的参数也不致使整个电路改变功能,而这其实也是设计的鲁棒性与通用性所要求的。因此图形摆在那里,就不得不一点一点仔细去看,看各个组件自己是什么样的,组合在一起又是什么样的,而不能偷懒看到某处就大喊一句”尤里卡!”然后把别的统统扔掉。但是呢一个个有限作用的存在,组合出来的效应却又不等于直接的加和。说到这里都有点念系统论教科书的味道了,那么我就不恶心人了,举例子的话一个双键与三个双键,恩,大家都懂的,我就不恶心人了。但是与其他”涌现”不同的是,在良好设计的图形里这样的宏观效应是可以很容易的被看出来的,或者稍微定定神就看出来了,电流源与复合晶体管什么的还是很容易看到的。


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