Savoir | 製造最明亮的白和宛如虛假的黑：《全光譜》

製造最明亮的白和宛如虛假的黑：《全光譜》

2022/04/02 12:00

《全光譜》中文版書封。

文｜Adam Rogers

譯｜王婉卉

　　地球上最明亮也最白的白色，比起全新印表機用紙和嬰兒乳牙還更白，這種白就是東南亞原生白金龜（Cyphochilus）的外殼。這種甲蟲體長約二．五公分，身形矮胖，以昆蟲來說算是可愛，有如幽靈般像是會發光。白金龜以甘蔗為食，因此白色的身軀可能是為了躲避掠食者，而藏身於同樣以甘蔗為食的白色真菌中。以上只是猜測。

　　但如果分離白金龜外骨骼的成分，不會找到任何白色的物質。牠的外殼不含白色色素，沒有二氧化鈦或高嶺土。白金龜的背甲是由鱗片組成，每片厚度都只有人類頭髮的二十分之一粗，全以幾丁質構成，跟龍蝦的甲殼以及蘑菇的細胞壁是同一種物質。而且這些鱗片是透明的，不是白色。

　　那白金龜身上的顏色從何而來？要搞清出這點，得用雷射光照牠們才行。

　　二○○六年，來自艾克斯特大學的一組研究團隊，辛苦地一一剝下白金龜身上的每層鱗片（老實說，更辛苦的八成是白金龜才對），再將每個鱗片固定在針尖上。然後：咻咻。聚焦光束射入鱗片後，科學家測量這道光，它到處亂彈、折射，然後再次出現於環繞著甲蟲鱗片的球形隔板上，有如掛著水晶吊燈房間內牆上閃閃發光的景象。

　　這個幽靈般外殼的多重影像，透露了這個甲蟲白到不行的祕密：白金龜的幾丁質根本是一團亂。「產生白色所需的關鍵特性，就是雜亂隨機，」艾克斯特大學光子學研究員皮特．伍庫席奇（Pete Vukusic）表示，這項研究便是由他主導。在波長的尺度下，不論是反射結構的大小還是位置，都一片混亂。

　　其他條件都行不通。大小相同的粒子隨機亂放，就會產生不同的顏色；大小不同的粒子以固定方式排列，則會產生柔和淡色。要產生真正明亮的白色，像是雪白、乳白，就需要眾多結構的邊緣都面朝隨機的方向（事實上，這非常類似雪所具有的水結晶，以及牛奶中的蛋白質與脂肪）。

東南亞原生白金龜（Cyphochilus）。

　　在這些甲蟲身上，白色不是來自發色團或其他會吸收光的分子，如同染料或顏料產生色彩的方式，而是來自極其微小的結構，其形狀引導著光要如何反射與折射。這就是「結構色」（structural color）。這種色彩在自然界中相當常見，舉凡鳥羽的藍色以及蝶翼的彩虹色，皆屬於結構色。

　　不過，這些甲蟲實際上的確產生了某種奈米顏料。來自香港的織品研究團隊找到了辦法，複製出白金龜鱗片中的幾丁質結構，運用的一道程序稱為靜電紡絲（electrospinning），從電動注射器噴出精細的網狀聚合物。這些聚合物噴在旋轉筒上，形成一種合成織品，亮白得有如白金龜。而跟許多合成白色織品不同的是，它不會在照到紫外光後變黃。這種聚合物當然也還處於實驗階段。所以，這又是另一個例子，顯示出在瞭解色彩如何產生後，就能變成大家使用的新色彩。但這只是方程式的其中一端。

　　雙眼與大腦進行運算處理，以便在腦中產生色彩時，黑與白都扮演著雙重角色。瞭解這些角色的作用，不只會對理論科學方面的見解產生影響，比如甲蟲的外殼，也會對一般人所見的一切帶來影響。

　　以色彩的語言來說，黑與白是「無色」，意即非色彩。但別錯以為這樣就代表，它們在視覺或藝術上就被劃分為某種其他類別了。從亞里斯多德到哥德等思想家都認為，明與暗的相對性，對彩色世界至關重要。結果，他們可能雖不中，亦不遠矣。梵谷曾這麼說過，那肯定就是事實。「黑與白也是色彩，或者該說，在許多情況下，可能都會被視為色彩，因為兩者之間的同時對比就跟綠與紅一樣強烈，」他在一八八八年的信中如此寫道。

　　明與暗，白與黑，都位於一軸的兩端。總之，藝術家與科學家為了依序排列色彩而發明的幾乎每種方法、每個色彩空間，包括明暗的維度，都有那麼一個軸。我已經談過這個軸好幾次了，指的就是亮度，而某些色彩空間不是將其隱藏起來，就是只暗示了它的存在。這太可惜了，因為在談一般人現在每天看見的各種顏色時，也就是那些我們放在口袋裡或裝在自家牆上的螢幕，亮度可能其實都是色彩最重要的特性。亞里斯多德或許一直都是對的。

　　如果請人描述或找出心目中的「完美白色」，對於這個著名色彩學家約翰．莫隆（John Mollon）曾稱為「所有獨特色相之母」的色彩，你將會得到各種不同的答案。他們有時會將其定義為一種既不是偏紅、偏綠、偏藍，也不是偏黃的顏色，是大腦用來算出色彩時，所有色彩的多重相反結果。但實際上，不同的人就是會有不同的「完美」白色。這些白色可能會帶有一點紅或一點藍，但大部分都會與在解開藍黑白金裙原理中扮演要角的同一日光軸色彩相符，也就是所謂的蔚藍線（cerulean line）。事實上，大家看到的白色各有不同，差異多到有些研究人員認為，在正式研究等級的色彩空間中，這種顏色是占據著亮端的不良示範。也許白色不是亮色——或者該說，也許白色不僅僅只是少了暗色而已。

　　然而，「黑色」幾乎必定等同於是少了光。其中一項證據：黑色這種顏色與黑暗，兩者其實就是沒有光子到達視網膜的狀態。視網膜的錐狀細胞，也就是那些負責感測顏色的光受器，本身都是色盲。即便只是刺激單獨一個視錐細胞，也足以引發看到色彩的反應，但它們多數時候其實就只是在傳送「是，我捕捉到一些光子了」或「不，我沒有捕捉到」的訊號。這些細胞只不過是以不同的波長範圍看到光，並要靠周圍以及後方的神經元系統，才能將訊號匯集成對色彩的感知結果。那它們沒看到光的時候呢？空無一物。

　　視網膜還有另一種光受器，稱為視桿細胞。這種桿狀細胞對色彩完全不敏感，只會在光線不佳時發揮功能，也就是只有幾個光子在附近亂晃的時候。這種高解析能力的視覺是專為看見高速移動的物體所設計，稱為「暗視」（scotopic），如果你跟許多早期哺乳動物一樣，是在夜間進行捕獵，暗視就會是你希望具備的能力。

　　然而，想要把黑色變成顏料可是相當棘手。我們對黑色顏料的主要要求，就是要吸收整個光譜的所有波長，吞噬流浪在外的零星光子，而不是把它們送回某個觀者的眼中。從「對，我想這帶有黑色」，到《銀河便車指南》（The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy）中「熱黑．呆及阿托（HotblackDesiato）純黑衝陽太空船」的色階，這種衡量不同程度黑色的標準稱為「黑度」（jetness）。

　　在人類史的大半時期，要產生黑度的最佳辦法，就是燃燒有機物質，例如象牙、骨頭、木頭或煤炭，將其燒成煙灰，加以研磨，再混合最終成品的粉末。這些物質都各自具有略微不同的使用特性，但也全都只是焚燒過的碳。（對啦，沒錯，古埃及人的黑色眼影是硫化鉛，但其他依然都是碳。）

　　今日，碳黑（此處指顏料）的製造商，通常就只是燃燒一些石油化學品當作原料，就這樣而已。成果相當黑。全球碳黑市場每年產量達一千三百萬公噸，但拿來製成顏料的不到一百萬噸。比這數字略高的碳黑是所謂的「調色劑」（toner），用來為其他塗料增加不透明度與深度。另一類則稱為「胎面」（tread），因為會用在輪胎上，少了這種碳黑，橡膠就會呈現灰白色。碳的成分會讓胎面具有一定的強度，使胎側展現既軟又彈的柔韌度。

　　就製造用於汽車等塗料或是化妝品與其他產品的顏料來說，碳黑是起點，而非終點。細磨碳粉折射力佳，因此就算懸浮在某種介質中，也會呈現出部分跟煤或油一樣的光澤。讓任何塗料或墨水能夠好好覆蓋並附著在表面的乳白劑與增效劑，同樣也能反射光，使顏料看起來不那麼黑。「而且，黑色很酷，」康威說，「光是黑色本身就真的很美妙了，黑與白之間的不對稱性也相當迷人。」

　　證據呢？這個嘛，我談過最白的白色了，現在來談談最黑的黑色吧。

梵塔黑（Vantablack）。

　　伍庫席奇以雷射光照射甲蟲外殼後，隔年，化學家與工程師開始鑽研要如何把結構色合成為「超級黑」。這更偏向是奈米科技的範疇，有點諷刺的是，其所運用的技術是以碳為基礎。不過，這項技術的重點不在於碳作為顏料時吸收光的能力，而是碳能夠形成一種特殊分子，一個由碳原子構成的小足球，可以再構成新形狀，像是球狀、片狀、管狀。但要製造出來並非易事，因為必須具備像大自然那樣改變光線方向的精準控制程度。因此，直到二○一三年，英國公司薩里奈米系統（Surrey NanoSystems）才終於研發出成功的低溫製造法。

　　薩里公司的工程師利用非常類似於製造電腦晶片的技術，研究出要如何把奈米碳微管放置在物體表面，這種小到不行的塔狀結構才能像草葉般豎立起來，達到每一平方公分就有約十億的數量。以此製出成品的話，這些奈米微管在捕捉光子時，就會像高爾夫球掉入深草區般。「光線以光子的形式進入這種結構的最上層後，光子會在奈米碳管之間到處亂彈，再被吸收，轉換成熱能，」這個新材料正要開始出名時，薩里奈米系統公司的創辦人兼技術長班．詹森（Ben Jensen）當時便是如此向我解釋，「然後，熱能會經由基材散逸出去。」

　　換句話說，可見光擊中奈米級長絨地毯後，將會紅移成不可見光，也就是波長更長的光，接著從後方被趕出去。這束光只會有那最少的一丁點，反射回觀者的眼中。薩里公司將這個東西命名為梵塔黑（Vantablack），全名是「垂直排列奈米碳管黑體」（verticallyaligned nanotube, black）。

　　當你看著塗了梵塔黑的東西，或對它拍照，只會看到一片虛空。梵塔黑黑到讓現實景象看起來像用Photoshop 軟體修過似的。深度與維度的感知全消失在黑暗盲點之中，彷彿上帝為某個事物進行了編校。你看著梵塔黑，但回看著你的是一片空無。「這種材料超級誇張，」詹森說。

　　在二○一四年的法恩堡國際航空展（Farnborough International Airshow），薩里公司讓這種材料首度公開亮相，不久就開始收到多方詢問。「各方提出的請求簡直多到我們應接不暇，因為梵塔黑為許多新科技開啟了機會之門，」詹森表示。原來，如果要校準那種搭載於可能有天會上太空的監視衛星或科學衛星的光譜儀，就需要不會反射光的材料。但並非每個感興趣的人不是間諜就是火箭科學家。許多詢問是來自正在尋找令人耳目一新素材的藝術家。其中一位藝術家便是安尼施．卡普爾（Anish Kapoor）。

　　卡普爾這位現代藝術家在過去三十年的影響力持續不墜，以在作品中融入負空間與虛空聞名，其手法便是在石頭與紅蠟等素材上打造出真正的洞。他的其中一件裝置藝術〈墜入地獄〉（Descent into Limbo），就包括了一個灰泥粉刷、占地約二十平方英尺的小房間，以及房間中央八英尺深的洞，其內部表面呈現球形且塗黑，因此看起來有如無底深淵。這個洞看上去不真實得令人難以置信，以致曾有一個男人掉進去。卡普爾也設計了〈雲門〉（Cloud Gate），芝加哥千禧公園（Millennium Park）內可反射周圍景觀的「豆子」（Bean）。他已受封為爵士。

　　你不難想像，一位著迷於表面色彩特性的藝術家，可能會拚了命想取得這種材料。不過，卡普爾感興趣與否，當下其實無關緊要，因為梵塔黑過於專門講究，無法應用於天文望遠鏡以外的地方。於是，薩里公司的工程師又回到實驗室埋頭研究。他們研發出另一種梵塔黑，命名為S-VIS，吸收的紅外線光譜範圍不像原始梵塔黑那麼廣，但在人眼看來，依然黑得嚇人，有如卡通人物兔寶寶（Bugs Bunny）隨身攜帶用來惹火死對頭艾默小獵人（Elmer Fudd）的那個洞。更重要的是，這種梵塔黑製造起來更容易。那一串串奈米碳管不必排列得整整齊齊。「比起來更像是義大利麵，因此可以採用噴塗的方式，而不是讓奈米碳管往上長，」詹森說，「這可是一大突破。沒有人看好這項技術可以商業規模化。」

　　這種梵塔黑依然沒有成為裝在顏料罐中的商品，因為基本上，它要用機械臂在密閉箱內噴灑出來，但只要物體能放進箱中，就能噴上這種顏料。

　　薩里公司決定與卡普爾合作。「他畢生的創作都是以光反射和虛空為主題，」詹森表示，「因為我們沒有跟多人合作的餘裕，畢竟我們終究是一間工程公司，所以才決定卡普爾會是最佳人選。」雙方簽了合約。卡普爾取得了在藝術作品中使用梵塔黑的專利授權。

　　卡普爾透過他藝廊的代表負責人，謝絕回答關於梵塔黑的問題，但他曾在其他場合談論過這種物質。「它是宇宙中繼黑洞後最黑的物質。我從八○年代中期創作虛空系列的作品後，就開始有了想運用非物質創作的念頭，而對我來說，梵塔黑似乎就是適合的非物質，」卡普爾在二○一五年如此告訴《藝術論壇》雜誌（Artforum），「它存在於物質性與幻覺之間。」

　　要澄清的一點是，梵塔黑並不是宇宙中最黑的物質，只是地球上最黑的合成物質。但是，嘿，這可是藝術！要更進一步澄清的是，卡普爾聲名遠播，也評價兩極。紐約現代藝術博物館、舊金山現代藝術博物館、泰特現代藝術館（Tate Modern）的館長，全都婉拒與我談論卡普爾或梵塔黑。大衛．安法姆（David Anfam）是策展顧問，也是眾多卡普爾大開本精裝畫冊之一的合著者，表示卡普爾是「不錯的傢伙，相當和藹可親」，但另一位跟我談過的藝術家則說他「自負到了極點，還是個自我陶醉的狂人」。

　　這樣的名聲，再加上對薩里公司與卡普爾達成的實際協議產生誤解，讓一般人（完全不正確地）以為，卡普爾不只聲稱自己擁有梵塔黑的獨家使用權，也只有他能使用黑色的色彩。要知道，這是不可能的事。有些顏色確實有取得商標保護，像是一種用於絕緣材料的特殊粉紅色，但要取得商標，標準可是高到不行。藝術家伊夫．克萊因（Yves Klein）研發出自己的國際克萊因藍（International Klein Blue），並申請了專利。然後，他拍攝裸體女人在這種藍色顏料中打滾，再把顏料摹拓在白色畫布上，過程令人毛骨悚然。但他的專利是針對這種顏料，不是……藍色。

　　其他藝術家在社群媒體與新聞上痛批卡普爾，緊咬著「藝術自由」這點不放，同時一一列出其他愛用深黑的知名人士，例如西班牙浪漫主義派畫家哥雅（Francisco Goya），甚至還提到馬列維奇，因為他在畫出〈白上白〉的三年前，花了不少寶貴時間在亮度軸的底部潛心鑽研，好繪製與之相反的作品〈黑方塊〉（Black Square）。當代藝術家想要能夠自由地使用黑色！（他們當然可以這麼做。）他們也想使用梵塔黑。（他們當然不能這麼做。）於是，他們把所有怨氣都發洩在卡普爾身上。

　　英國藝術家史都華．桑普（Stuart Semple）從他老媽那裡得知了梵塔黑。他比卡普爾小了二十五歲，正職是畫家，但沒那麼出名。桑普都繪製大型畫作，但也會在iTunes 以及自己的網站上販售藝術作品。從大學時代起，他就自行調製繪畫用的顏料，包括了一種俗豔的螢光粉，當他老媽告訴他那個比尼克森（Richard Nixon）的心還要黑的油漆後（她以為那是油漆），桑普就想拿來試試。

　　「我們藝術家的工作本質，就是用東西來創造其他東西。所以看到像那樣的東西出現時，我們腦中就會自動思考各種可能性，」桑普表示。他後來才發現卡普爾擁有獨家使用權。「一位藝術家取得某種技術的使用權，簡直是前所未聞。地球上沒有哪種其他物質，是只有藝術家被禁止使用的。」

　　桑普在丹佛美術館（Denver Art Museum）演講時，有位聽眾問他最喜歡哪個顏色。「梵塔黑，」桑普說，「而我沒辦法使用。」這名發問的聽眾又追問：那你要怎麼解決這個情況？

　　桑普用略帶深謀遠慮的語氣，但更多是隨口開玩笑的成分回答說：「我要發表自己的粉紅色，但不准安尼施．卡普爾使用它。」二○一六年十一月，桑普在自己的網站「文化奮鬥」（Culture Hustle）上，出售「世上最粉紅的粉紅色」。一．八盎司（約五十一公克）要價三．九九英鎊（約新台幣一百六十元）。他還放上了法律警語：將此商品放入購物車，即表示您並非安尼施．卡普爾本人，並與安尼施．卡普爾絕無關係，也表示您並未以代表人或合夥人之身分為安尼施．卡普爾購買此商品。據您所知所信，此顏料將不會輾轉落入安尼施．卡普爾手中。

　　桑普沒有預期會賣出半點顏料。「這樣就夠了，因為那才是重點，」他說，「我想說可能會賣出一兩份，不過，網站本身幾乎會像是一種表現藝術，粉紅顏料罐則會像是藝術品。」

　　然而，情況並未如此發展。訂單開始進來，起初寥寥無幾，接著激增，然後大量湧入。總共五萬罐。桑普得召集家人幫忙研磨原料，完成這些訂單。整間屋子變得非常粉紅，最粉紅的粉紅色。買了這種顏料的藝術家開始用它來創作，再把作品上傳到網路，附上主題標籤「#分享黑色」（#sharetheblack）。桑普原本打算當成表現藝術的作品，變得不只具有藝術性，還帶來更多互動交流。

　　在這時候，卡普爾上了Instagram，發表了他到目前為止對這整個情況的唯一意見。他上傳了一張照片，畫面是一根中指，八成是他自己的中指，由於伸進了一罐最粉紅的粉紅色而沾滿顏料。

　　沒有人能看出，卡普爾用這張Instagram照片是想表達友善的「回你一擊」，還是不爽的「去你的」。無論如何，社群媒體都不太擅長解讀這種微妙或諷刺的意涵。「那張照片的留言差不多就說明了一切，但基本上，數千名藝術家都被惹火了，」桑普說，「這有點讓整個互鬥的情況升溫。那時候，每個人都開始寫信給我，請我製作出一種黑色。」

　　桑普整個聖誕節與新年都在埋頭研究，然後在二○一七年初，推出了他稱為「還可以的黑」，黑色一．○（Black 1.0）。但這項集體表現藝術計畫接下來才正要更進一步擴大規模。桑普從自己在所有顏料中都使用的丙烯酸基底（他稱之為自己的「超級基底」）分離出黑色色素，再將一千份顏料樣品分別寄給全球各地的藝術家，也就是那些透過「#分享黑色」主題標籤彼此取得聯繫的人，以及其他人。然後，桑普請他們幫忙：讓這個黑色變得更黑；黑度更高；比黑更黑。

　　其他這些藝術家針對新顏料以及效果更佳的各種不同黏合劑，回傳了各式各樣的想法。超級基底採用矽石作為「無光澤劑」（mattifier），一種能讓顏料均勻反射的成分。但矽石本身是白色的。「它讓這種黑色顏料變得比較不黑，」桑普說。他新結交的同盟夥伴跟他說了新推出的不透明無光澤劑，有些化妝品會用來減少光澤，於是他開始改把這些無光澤劑加入顏料的混合物中。「我也不瞭解有些市售黑色顏料之間出現的某些差異，」桑普表示。單純只是提高色素的比例也有幫助。「光是再多倒入一桶色素，就能造成很大的不同。」結果：黑色二．○誕生。

　　這種黑色還算不上是虛空，但確實能干擾形狀辨識，就像梵塔黑一樣。「你可以拿這種顏料畫畫，它無毒，也不貴，」桑普表示。它甚至（沒開玩笑）聞起來像黑櫻桃。在產品下方的附屬細則中，你會看到另一條法律警語：「安尼施．卡普爾不得使用。」

（本文為《全光譜：色彩科學如何形塑現代世界》部分書摘）