布朗大学化学与艺术跨学科课程探索
普罗维登斯，罗德岛州（布朗大学）—在人类漫长的艺术史中，蓝色曾是一种珍贵而稀有的色彩。它几乎未曾出现于史前洞穴壁画，...
普罗维登斯，罗德岛州（布朗大学） — 在人类漫长的艺术史中，蓝色曾是一种珍贵而稀有的色彩。它几乎未曾出现于史前洞穴壁画，且因其提取与合成之艰难，价格一度远超黄金，使其应用受限长达数千年。
这一切，归根结底是化学在起作用。
自然界中，构成红、黄、绿、褐等色彩的色素与染料相对易得，而稳定、鲜亮的蓝色色素却极为罕见。尽管人类早在公元前3100年左右便创造了史上第一种合成颜料——埃及蓝，但直到19世纪，随着现代化学的崛起，钴蓝与合成群青等蓝色颜料得以大规模生产，蓝色才真正从稀缺走向普及。
正是蓝色复杂而迷人的化学本质及其在艺术史上的独特地位，使其成为布朗大学化学系讲席教授王丽琼本学期所开设一门特色课程的核心线索之一。这门课程旨在通过艺术与艺术史的棱镜，折射并探索化学的关键概念。学生们深入研习颜料与油漆、染料与着色、陶瓷与瓷器，乃至宝石与珠宝背后的化学原理。在学习艺术表达的化学基石的同时，他们更亲手创作艺术作品，而这些作品的原料，往往源自他们自己的实验室合成。
王教授希望，这门课能为学生提供一种审视艺术与化学的全新视角，更重要的是，搭建一座横跨科学与人文的桥梁。
“这是一个非常迷人的交叉领域，”王教授说道，“我们并非单纯在上化学课或艺术课。我们是通过化学的镜头去观察艺术、艺术史以及艺术作品。我真正想做的，是训练学生如何进行跨学科思考——如何与背景迥异的人协作并相互学习。”
创新实验，崭新发现
王教授于2018年开始构思并开发此课程，期间得到了两位本科生研究助理——Isabella Lovelace与Iris Peng——的大力协助，她们获得了布朗大学“本科生教学与研究奖”的支持。王教授明确课程需围绕化学与艺术展开，并包含丰富的动手实践项目，但对具体内容保持开放。她鼓励两位学生自由探索各种可能性。
“我告诉她们，‘先不要查阅现有文献，也别担心前人做过什么。纯粹依靠自己的创造力去思考，’ ” 王教授回忆道。
其成果是一系列新颖独特的实践活动：学生们从合成基础颜料开始，再将其与不同黏合剂（如亚麻籽油、丙烯酸媒介等）结合，制成可用于绘画的色料。他们亲手调制陶瓷釉料，并探究烧制温度变化如何引发表面色彩的微妙差异。在另一个项目中，学生们体验蓝晒法——一种利用铁盐化学物质和紫外线曝光来制作蓝色单色影像的古典摄影工艺。随后，他们还将影像调色为深褐或黑色，以研究色调转变的化学反应，并将其与历史上制作铁胆墨水的化学原理进行比较。
这些动手环节穿插着来自各领域专家的客座讲座。布朗大学认知与心理科学系副教授Leslie Welch讲解了人类色彩感知的神经科学基础；罗德岛设计学院（RISD）文物修复师Ingrid Neuman带来了关于艺术品保护的科学与实践；技术专家则向学生介绍了用于分析画作及其他物品中化学成分的先进技术，如X射线荧光光谱、X射线衍射与拉曼光谱。
课程活动的推进甚至催生了新的科学见解。在合成深绿色颜料孔雀石的过程中，UTRA研究助理们发现，若显著缩短反应时间，会生成一种名为乔治石的孔雀石同分异构体。乔治石并非绿色，而是柔和的天空蓝色。更令人惊奇的是，当将其与不同黏合剂混合时，它展现出截然不同的行为：与丙烯酸黏合剂混合，能制成稳定的蓝色颜料；而与亚麻籽油混合时，初绘为蓝色的画作，在两三天后竟逐渐转变为深绿色。
为探究这一颜色变幻背后的化学机制，王教授与她的研究团队进行了深入分析，并于2022年发表了相关研究成果。这项研究不仅为课程提供了绝佳的实证案例，更突显了“颜料-黏合剂”相互作用在艺术品创作与保护中的关键作用。
一次面向所有背景学习者的融通体验
课程的“保护科学”视角尤其吸引了本学期15位选课学生之一、大四的Caitlin Stanton。她对艺术品保护职业抱有浓厚兴趣。
“课程与保护领域有着相当直接的联系，”Stanton说，“虽然有一个专门单元讲授保护，但即使未明确提及保护的内容，在某种意义上也都与之相关。当你从化学角度审视艺术时，一切几乎都与材料的长期保存息息相关。”
她相信，这段经历将为她的职业发展增添显著优势。“在准备实习或工作时，掌握这些硬技能非常宝贵。能够提前接触并理解X射线荧光等分析技术，将使从学术到专业领域的过渡顺利得多。”
然而，课程的吸引力远不止于保护科学。身为布朗大学与罗德岛设计学院（RISD）联合学位项目学生、主攻神经科学与版画的四年级生Cassandra Carrasco感到，自己在这门课上找到了科学与艺术的完美交汇点。
“我感觉自己就是这门课的目标受众，”Carrasco表示，“我对涉及的艺术技法与艺术史背景较为熟悉，但同时，对每个人而言都有全新的知识。颜料的化学反应、黏合剂的作用机制让我非常着迷。我也很期待接触陶瓷等其他不太熟悉的材料。”
对于在布朗大学攻读“自主设计专业”——医学人文方向的Sydney Chon而言，这门课将抽象深奥的化学概念与分析技术拉回了现实世界。“我修读过很多基础化学课程，使用过XRF等仪器，但过去我以为它们仅限于实验室研究，”Chon说，“从未意识到它们在艺术分析、文物鉴定等领域有如此广泛的实际应用。这非常有趣。”
王教授指出，帮助学生以新的方式理解化学并不罕见：“我见过一些在常规化学课上倍感吃力的学生，在这门课上，他们反而能更好地掌握某些概念。”
而更侧重于艺术背景的学生亦获益良多。“这门课激发了我对化学真正的热情，”Stanton补充道，“因为它让我看到了化学在物质世界中的具体应用，而不仅仅是抽象理论。我现在对有机化学产生了更强烈的求知欲。”
Stanton特别提到，与不同背景同学的互动是她最珍视的体验之一：“选修这门课的很多同学来自STEM领域，如生物医学工程、神经科学或化学工程。由于课程包含大量小组作业，你不仅从讲座和阅读中学习，更能向那些化学基础扎实的同伴请教。这种交流促使我想要了解更多。”
这种深度的跨学科互动，正是王教授创设此课程的初衷。正如每位化学家所深知的那样：将不同的元素以恰当地方式组合在一起，往往能催化出意想不到的灵感与创造。
这一切，归根结底是化学在起作用。
自然界中，构成红、黄、绿、褐等色彩的色素与染料相对易得，而稳定、鲜亮的蓝色色素却极为罕见。尽管人类早在公元前3100年左右便创造了史上第一种合成颜料——埃及蓝，但直到19世纪，随着现代化学的崛起，钴蓝与合成群青等蓝色颜料得以大规模生产，蓝色才真正从稀缺走向普及。
正是蓝色复杂而迷人的化学本质及其在艺术史上的独特地位，使其成为布朗大学化学系讲席教授王丽琼本学期所开设一门特色课程的核心线索之一。这门课程旨在通过艺术与艺术史的棱镜，折射并探索化学的关键概念。学生们深入研习颜料与油漆、染料与着色、陶瓷与瓷器，乃至宝石与珠宝背后的化学原理。在学习艺术表达的化学基石的同时，他们更亲手创作艺术作品，而这些作品的原料，往往源自他们自己的实验室合成。
王教授希望，这门课能为学生提供一种审视艺术与化学的全新视角，更重要的是，搭建一座横跨科学与人文的桥梁。
“这是一个非常迷人的交叉领域，”王教授说道，“我们并非单纯在上化学课或艺术课。我们是通过化学的镜头去观察艺术、艺术史以及艺术作品。我真正想做的，是训练学生如何进行跨学科思考——如何与背景迥异的人协作并相互学习。”
创新实验，崭新发现
王教授于2018年开始构思并开发此课程，期间得到了两位本科生研究助理——Isabella Lovelace与Iris Peng——的大力协助，她们获得了布朗大学“本科生教学与研究奖”的支持。王教授明确课程需围绕化学与艺术展开，并包含丰富的动手实践项目，但对具体内容保持开放。她鼓励两位学生自由探索各种可能性。
“我告诉她们，‘先不要查阅现有文献，也别担心前人做过什么。纯粹依靠自己的创造力去思考，’ ” 王教授回忆道。
其成果是一系列新颖独特的实践活动：学生们从合成基础颜料开始，再将其与不同黏合剂（如亚麻籽油、丙烯酸媒介等）结合，制成可用于绘画的色料。他们亲手调制陶瓷釉料，并探究烧制温度变化如何引发表面色彩的微妙差异。在另一个项目中，学生们体验蓝晒法——一种利用铁盐化学物质和紫外线曝光来制作蓝色单色影像的古典摄影工艺。随后，他们还将影像调色为深褐或黑色，以研究色调转变的化学反应，并将其与历史上制作铁胆墨水的化学原理进行比较。
这些动手环节穿插着来自各领域专家的客座讲座。布朗大学认知与心理科学系副教授Leslie Welch讲解了人类色彩感知的神经科学基础；罗德岛设计学院（RISD）文物修复师Ingrid Neuman带来了关于艺术品保护的科学与实践；技术专家则向学生介绍了用于分析画作及其他物品中化学成分的先进技术，如X射线荧光光谱、X射线衍射与拉曼光谱。
课程活动的推进甚至催生了新的科学见解。在合成深绿色颜料孔雀石的过程中，UTRA研究助理们发现，若显著缩短反应时间，会生成一种名为乔治石的孔雀石同分异构体。乔治石并非绿色，而是柔和的天空蓝色。更令人惊奇的是，当将其与不同黏合剂混合时，它展现出截然不同的行为：与丙烯酸黏合剂混合，能制成稳定的蓝色颜料；而与亚麻籽油混合时，初绘为蓝色的画作，在两三天后竟逐渐转变为深绿色。
为探究这一颜色变幻背后的化学机制，王教授与她的研究团队进行了深入分析，并于2022年发表了相关研究成果。这项研究不仅为课程提供了绝佳的实证案例，更突显了“颜料-黏合剂”相互作用在艺术品创作与保护中的关键作用。
一次面向所有背景学习者的融通体验
课程的“保护科学”视角尤其吸引了本学期15位选课学生之一、大四的Caitlin Stanton。她对艺术品保护职业抱有浓厚兴趣。
“课程与保护领域有着相当直接的联系，”Stanton说，“虽然有一个专门单元讲授保护，但即使未明确提及保护的内容，在某种意义上也都与之相关。当你从化学角度审视艺术时，一切几乎都与材料的长期保存息息相关。”
她相信，这段经历将为她的职业发展增添显著优势。“在准备实习或工作时，掌握这些硬技能非常宝贵。能够提前接触并理解X射线荧光等分析技术，将使从学术到专业领域的过渡顺利得多。”
然而，课程的吸引力远不止于保护科学。身为布朗大学与罗德岛设计学院（RISD）联合学位项目学生、主攻神经科学与版画的四年级生Cassandra Carrasco感到，自己在这门课上找到了科学与艺术的完美交汇点。
“我感觉自己就是这门课的目标受众，”Carrasco表示，“我对涉及的艺术技法与艺术史背景较为熟悉，但同时，对每个人而言都有全新的知识。颜料的化学反应、黏合剂的作用机制让我非常着迷。我也很期待接触陶瓷等其他不太熟悉的材料。”
对于在布朗大学攻读“自主设计专业”——医学人文方向的Sydney Chon而言，这门课将抽象深奥的化学概念与分析技术拉回了现实世界。“我修读过很多基础化学课程，使用过XRF等仪器，但过去我以为它们仅限于实验室研究，”Chon说，“从未意识到它们在艺术分析、文物鉴定等领域有如此广泛的实际应用。这非常有趣。”
王教授指出，帮助学生以新的方式理解化学并不罕见：“我见过一些在常规化学课上倍感吃力的学生，在这门课上，他们反而能更好地掌握某些概念。”
而更侧重于艺术背景的学生亦获益良多。“这门课激发了我对化学真正的热情，”Stanton补充道，“因为它让我看到了化学在物质世界中的具体应用，而不仅仅是抽象理论。我现在对有机化学产生了更强烈的求知欲。”
Stanton特别提到，与不同背景同学的互动是她最珍视的体验之一：“选修这门课的很多同学来自STEM领域，如生物医学工程、神经科学或化学工程。由于课程包含大量小组作业，你不仅从讲座和阅读中学习，更能向那些化学基础扎实的同伴请教。这种交流促使我想要了解更多。”
这种深度的跨学科互动，正是王教授创设此课程的初衷。正如每位化学家所深知的那样：将不同的元素以恰当地方式组合在一起，往往能催化出意想不到的灵感与创造。
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