作者:
马之恒
(自由撰稿人,原《北京科技报》记者)
欢迎转载,须注明作者与来源(《自然科学博物馆研究》2020年第4期)
【
摘要
】西班牙国家科技博物馆(阿尔科文达斯馆)在常设展览的设计中,致力于在经典科学实验的器材等“科学遗产”与现代科学中心互动展品之间建立起双向联系,使参观者通过两者的相似性,领悟互动展品对人类科学探索历程的刻画与诠释。本文通过对西班牙国家科技博物馆历史沿革的追溯,及阿尔科文达斯馆展览架构和展品设置的分析,尝试探讨该科学博物馆在展览设计方面的独创性,融合科学工业博物馆与科学中心特点的设计思路,以及它对国内科学博物馆展览设计的借鉴意义。
【
关键词
】科学博物馆;科技藏品;互动展品;科学史;设计理念
西班牙国家科技博物馆(
Museo Nacional de Ciencia yTecnología
,
MUNCYT
)的阿尔科文达斯馆,位于西班牙首都马德里北面的卫星城阿尔科文达斯市(
Alcobendas
),是西班牙国家科技博物馆现有的两座主要博物馆之一,于
2014
年开馆。这座博物馆致力于科技历史遗产收藏、科学研究历史背景展示、互动展项和演示实验之间的有机结合。这一展览策划思路,是西班牙国家科技博物馆根据自身资源特点做出的选择。
一、西班牙国家科技博物馆沿革与概况
(一)决策建设科学工业博物馆
1975
年弗朗西斯科
·
佛朗哥病逝后,西班牙开启了重新融入国际社会的进程。此前曾两度搁浅的西班牙国家科技博物馆筹建计划,得益于这一契机而重启。西班牙政府从
1976
年开始不断增强与联合国教科文组织的联系;筹建团队有计划地参观加拿大、美国和欧洲其他国家的科学博物馆,包括科学工业博物馆与科学中心,学习展览设计经验并积累潜在的展品。
在这一过程中,科学工业博物馆与科学中心两种类型科学博物馆各自的侧重点,引起了筹建团队的关注。我们知道,科学工业博物馆重视对科学仪器和工业机械与制品的收藏,以描述科学、技术和工业的发展历程;科学中心则重视参观者对科学和技术原理的体验,这需要通过互动展品来实现,因此科学中心通常没有历史收藏,仅有一些早期的互动展品会成为事实上的科技文物。
1980
年
6
月
30
日,根据
1691/1980
号皇家法令,西班牙国家科技博物馆宣告成立,以马德里市区东南部的德利西亚斯(
Delicias
)火车站为馆址。在筹建团队考察的基础上,基于对科学工业博物馆与科学中心特点的把握,西班牙选择了首先建成科学工业博物馆的道路,将博物馆的使命确定为“保护与珍视西班牙的科技历史遗产,促进有效与优质的科学教育,并成为展示西班牙语世界科技成就的窗口”。这一决策有助于博物馆占有不可再生的科技文物,保存它们承载的故事,并为展览设计和将来与科学中心的融合提供更大的自由度;更重要的是,收集藏品和相应的考证工作,有助于全面地挖掘和展现西班牙在世界科学技术史上扮演的角色。
在地理大发现时代,西班牙是促成全球化的先驱,并且重视与航海和地理发现有关的科学研究。一个可以证明西班牙的科学抱负的典型例子,是费利佩二世国王在
1598
年发布了一项悬赏,征集在海上精确测定经度的方法,以降低船舶迷航的风险。这引起了欧洲科学界的广泛关注。意大利天文学家、物理学家伽利略
·
伽利莱在
1616
年提出一种方案,试图用木星卫星的运动和位置作为“时钟”,计算出精确的地方时,但这种方法并不适用于移动中的船舶。事实上,在走时准确的钟表诞生之前,这是一项无法完成的任务,但它也说明了西班牙当时在科学领域的雄心壮志。
然而,大约在
16
世纪中期,科学研究的主流范式开始发生第一次剧变,从第一范式“经验科学”(对自然和实验现象的描述)转向第二范式“理论科学”(使用模型或归纳法进行科学研究)。西班牙科学界对这一变局反应迟钝,只有米歇尔
·
塞尔维特和圣地亚哥
·
拉蒙
·
卡哈尔等很少几位西班牙科学家,在科学研究范式转变的过程中有所作为。与此相关的是,大约从
18
世纪后期开始,一种源于法国的观念在欧洲传播,认为通过理论科学取得的科研成果被西班牙科学界接纳的过程,以及外来的新知识和新技术对西班牙社会的塑造,构成了(
17
世纪以来)西班牙科技史的几乎全部内容。这样的视角,忽略了发生在西班牙本土的科学研究与技术创新工作和成果,并使其他西欧国家对西班牙形成了“不重视科学研究和技术发明”的刻板印象。这种偏见长期影响西班牙作为欧洲大国的国家形象,直到现代社会仍然未能改观,因此需要从西班牙的视角出发,加以阐释和纠正。
展馆定位和展览思路确定之后,西班牙国家科技博物馆从
1982
年起开始征集藏品,以
20
世纪
60
年代之前西班牙科研机构与高等学府使用的科学仪器为主。经过
15
年不间断的征集工作,博物馆已经积累了大量见证西班牙科学与技术发展历程的藏品。其中最珍贵的部分,是费利佩二世国王于
1582
年在马德里创建皇家数学学院(
Academia Real Matemática
)时采购的测量工具,以及
17
世纪初西班牙帝国学院(
Colegio Imperial
)成立和
1770
年卡洛斯三世国王重建该学院并改称其为圣伊西德罗皇家研究院(
Reales Estudios de SanIsidro
)之时购置的科研器材。除此之外,通过接收部分科研机构的收藏等方式,博物馆积累了大量
18
世纪和
19
世纪的物理、化学实验装置。
1997
年该馆正式开馆时的展览“打开科学的大门”(
Abriendo las puertas dela ciencia
),即是从这些藏品中精选
350
件组成。
(二)“去中心化”的科学博物馆网络
2008
年,拉蒙
·
努涅斯
·
森特利亚成为西班牙国家科技博物馆的馆长。他认为,这座博物馆需要承担起两大使命:一方面,当代西班牙人普遍对本国的科技史缺乏了解也无意探究,但博物馆需要克服这种不利因素,保护科技历史遗产,避免具有重要意义的科技文物被尘封乃至灭失;另一方面,博物馆需要为公众提供终身的科学教育,包括科学文化的熏陶,使他们能够适应科学和技术加速进步的现代社会,并且意识到科学寓于日常生活之中。
为了履行这两项使命,“国家科技博物馆”不应仅仅服务于它所在的城市,而要服务于整个国家。因此,它绝不再是一家单独存在的科学工业博物馆,而是一个“去中心化”的科学博物馆网络。它的藏品数量永远无法同英国伦敦科学博物馆或者德国慕尼黑的德意志博物馆相提并论;但得益于“去中心化”的框架,它能够以更具灵活性、更贴近公众需求取胜。因为它的藏品资源和科研成果,可以同多种类型的科学博物馆进行不同形式的结合,以服务于全国的科学教育,并引导人们珍视科技和工业领域的历史遗产。
对于缺乏科学工业博物馆的城市,西班牙国家科技博物馆可以将馆藏资源附着在当地的科学博物馆内,使之成为旗下一座新的科学工业博物馆。如果在拥有工业遗产的城市,这样的做法会发挥出更为卓越的效果。例如,巴斯克自治区的塞斯陶(
Sestao
)计划将一座古老的炼铁厂改造为博物馆,但缺乏必要的藏品来展现当地的科技与工业历史。为了有效利用展示空间,引入西班牙国家科技博物馆的资源就成为一种解决方案;这家工业遗产博物馆也会因此成为科学博物馆网络中的一个潜在的核心。
而对于已经建成科学中心的城市,西班牙国家科技博物馆有两种典型的网络搭建模式:通过科学工业博物馆“补完”当地的科学博物馆群落,或者在成熟的科学博物馆中设置“橱窗”。
20
世纪
80
年代前期,西班牙出现了最早的两座科学中心,分别是由西班牙卡伊莎基金会在加泰罗尼亚自治区建造的巴塞罗那科学中心,与努涅斯在加利西亚自治区的拉科鲁尼亚(
La Coruña
)主持兴建的“科学之家”(
Casa de las Ciencias
)。到
2010
年,西班牙总共拥有大约
20
座科学中心,其中一部分与其他类型的科学博物馆形成了群落。例如在拉科鲁尼亚,“科学之家”就与同样出自努涅斯之手的两座科学博物馆——以互动形式展示人体生理活动和遗传机制的“人类之家”(
Casa del Hombre
),以及传播海洋学知识的水族馆“鱼之家”(
Casa de los Peces
)组成了科学博物馆群落,而科学工业博物馆成为其中的缺环。
在西班牙政府的支持和努涅斯的推动下,西班牙国家科技博物馆将废弃的拉科鲁尼亚艺术中心改造为新展馆,作为“去中心化”进程的第一步。得益于原建筑物的基础,
2012
年建成的拉科鲁尼亚馆拥有陈列大型藏品的空间。这座科学工业博物馆不仅可以保护西班牙特别是加利西亚语地区的科技历史遗产,而且能够展示对当代西班牙社会塑造发挥重要作用的大型科技文物,例如“洛佩
·
德
·
维嘉”号波音
747
飞机的机头部分。
阿尔科文达斯馆则是“去中心化”进程的另一座里程碑,它可以被视为对另一种“补完”方式的尝试。有鉴于学界将科学中心定义为自然博物馆和科学工业博物馆之后的“第三代”科学博物馆,西班牙经济、工业和竞争力部,西班牙科学和技术基金会和阿尔科文达斯市议会在
2008
年达成协议,计划建设一座同时展示科技文物与科学中心互动展品的科学博物馆,亦即将两类展品在物理上置于相同的空间,以探索科技史元素与交互式元素在科学中心环境里融合的可能性,并服务于马德里自治区。
2014
年底,阿尔科文达斯馆竣工开放。
但如果科学中心已经与科学工业博物馆形成群落,建设新的科学工业博物馆便是不必要的。因此,西班牙国家科技博物馆选择在这一类科学中心,以及另一些有意建立合作的科学博物馆中设置“橱窗”。通过这种边长
3
米的立方体玻璃展柜,西班牙国家科技博物馆可以定期将部分藏品借展,并使之成为“橱窗”所在地的有机组成部分。
截至
2019
年夏天,即皇家法令颁布
39
年之后,西班牙国家科技博物馆已经拥有超过
18000
件科技历史遗产藏品,包括科研仪器、生产工具、医疗器械等。藏品中有
600
件在拉科鲁尼亚馆展示,
550
件在阿尔科文达斯馆展示,约
150
件分布在西班牙各地的“橱窗”里。位于马德里市区德利西亚斯的旧馆址则保存其余的藏品,并成为接受公众探访的科技历史遗产档案馆与研究中心。
二、阿尔科文达斯馆常设展览内容设计特点
阿尔科文达斯馆的常设展览区位于展馆二层,展览场地大体呈正圆形,被划分为
3
部分(见图
1
):如同倒置“
2
”字形的“空间与时间”走廊,包裹着不属于常设展览区的演示实验室;参观者需要穿过这条走廊,来到展示场地正中正圆形的“实验室珍奇屋”;互动展示区位于外侧,是大体呈四分之三圆环状的区域。
“空间与时间”走廊的陈列由不同历史时期、不同领域的测量仪器组成,以西班牙航海家和科研机构在
16
至
19
世纪之间使用的仪器为主。走廊被划分为
9
个模块,分别为:(古希腊)星盘、计时工具、导航设备、数学、地形学、测绘制图、计算工具、望远镜、天与地(宇宙观的建构)。这些互有联系的模块形成了层层递进的叙事结构,从古人对日出日落的经验性认识出发,展现出人类从古希腊时代直到
20
世纪初相对论诞生的漫长历史中,尝试探索空间与时间本质的历程,以及这些探索对地理大发现和建构、革新宇宙观的促进作用。西班牙在地理大发现时代的测绘设备和成就,成为这一探索历程展示的重要组成部分。
“实验室珍奇屋”的陈列由
18
世纪后半叶至
20
世纪初的
166
件物理与化学实验装置组成,但以
19
世纪的装置为主,而且绝大部分藏品都来自西班牙的科研机构或高等学府。这一区域被划分为
18
个模块,分别为:地球大气、热学、电学、磁学、电磁感应、声学、波、光学、电磁波、流体(力学)、固体(力学)、电池、能量、感知与错觉、微观世界(粒子)、化学、机械、摆。根据藏品数量和展柜尺寸的不同,每个模块会占据
1
至
5
个展柜。各个模块和具有重大历史意义的展品,均附有相关的科学研究历史故事作为背景展示。这些模块不仅彼此间存在关联,而且部分藏品会与外围的互动展品建立联系。
互动展示区拥有约
70
项、
90
余件互动展品,被归入
5
个展区,分别是感官、能量、运动、光学和地球科学,每个展区的展品说明牌使用同一种背景图案。“感官”区主要表现听觉、视觉等人类认知周围世界的方式;“能量”区主要表现物理现象背后的能量机制,以及热机的工作原理;“运动”区主要表现导致物体运动的原因和人类对运动现象的利用;“光学”区主要表现与光的传播有关的物理机制;“地球科学”区主要表现地貌和天气现象的成因。互动展品的说明牌上印有编码;“实验室珍奇屋”中作为互动展品原型或研发基础的藏品,则在说明牌旁边附有一张彩色号码贴纸。它与互动展品说明牌使用相同的背景图案,并印有“互动”(
Interactivo
)字样,引导参观者关注互动展品与藏品的联系。
西班牙国家科技博物馆文献资源部负责人罗莎
·
玛丽亚
·
马丁
·
拉托雷解释了如此设计的原因。阿尔科文达斯馆并非完全新建,它的前身是西班牙卡伊莎基金会在
2000
年兴建的一座科学中心,称为马德里宇宙盒科技馆(
CosmoCaixa Madrid
)。当阿尔科文达斯馆选址于此的时候,出于工期、地块面积、资金和节约资源等方面的考虑,它不便对既有建筑物进行大规模的扩建或改造,也不愿丢弃尚能使用的互动展品;另一方面,西班牙国家科技博物馆希望阿尔科文达斯馆可以承袭
1997
年开馆之时确立的宗旨,通过馆藏的科研仪器、工业技术模型等科技历史遗产,为参观者奉上穿越科技史的旅程。
因此,阿尔科文达斯馆的常设展览被设计成为如今的样貌。“空间与时间”走廊的展示内容,与互动展示区的展品不构成直接的联系;但通过走廊终点即是“实验室珍奇屋”的设计可以暗示参观者,现代科学体系的建构,是由人类对空间与时间不断深入的认知所锚定,而西班牙曾在这一历程中扮演重要的角色。
有意向参观者提示“实验室珍奇屋”的藏品与互动展示区展品的相关性,则是阿尔科文达斯馆融合科技史元素与交互式元素的方式,也是展览策划方面的一项新尝试。拉托雷指出,策展团队希望在科技遗产与互动展品间建立起双向联系,使保护科技历史遗产与符合
21
世纪参观者接受特点的科学传播可以同步进行。实现这一点的一种简洁的方式,便是引导参观者通过关注两者在外观和功用上的相似性,领悟互动展品对人类科学探索历程的刻画与诠释。基于这样的方式,策展团队构建起一系列由科技历史遗产收藏、科学研究历史背景展示、互动展品这
3
个要素组成的科学传播线索;而其中一部分线索,还可能通过演示实验室的体验活动得以延伸。
总而言之,在阿尔科文达斯馆的常设展览区,传播知识与科学文化的目标,是通过介绍与“再现”馆藏科技历史遗产所承载的那一段探索历程来实现的。参观者操作和观看互动展品的过程,由于有了科技历史遗产收藏的指引与铺垫,而具有了“寻根”的意味。
科学中心的展品,可以从工业设备或实验室仪器转化而来,也可以从自然现象或科学原理汲取创意灵感。但工业设备与实验室仪器都具有特定的使用目的,通常并不适合直接作为展品。因此,科学中心需要对其进行再创造,称为“展品化”。这个过程,通常需要保留工业设备与实验室仪器的智力因素,即科学原理及其表现手法,参考其实践过程,同时取消其使用功能并增加艺术因素。
阿尔科文达斯馆为藏品与某一项互动展品建立双向联系的工作,如同“展品化”的反演,通过两种方式实现:其一,是直接从藏品中找出作为互动展品原型的科研仪器;其二,则是认定某项或某件互动展品的研发思路,来源于对某一科学实验的诠释。下文中会举例说明这一过程。
克拉尼板是德意志物理学家、音乐家恩斯特
·
克拉尼在
18
世纪末设计的一种装置,用以展现声音的本质。这是一块矩形金属薄板,中心固定在一个坚固的底座上,上面撒有一层细沙。使用小提琴的琴弓在薄板的侧面拉动来激励它,直到它达到共振。此时,薄板的部分区域会振动,而另一些区域则不动。细沙从驻波振幅最大的波腹向驻波振幅最小的波节线移动,就形成了“克拉尼图形”。随着手法的不同,克拉尼板上的图形还会发生变化。克拉尼图形展现出了金属薄板的振动模式,克拉尼也因此成为实验声学的先驱。
克拉尼板在经过发展后,演化出多种形状,使实验装置本身及其现象都具有比较强的观赏性。因此,科学中心几乎不需要进行“展品化”的工作,即可直接将实验装置的仿制品作为互动展品。阿尔科文达斯馆拥有的互动展品,也是直接从历史上的实验装置复制而来,帮助参观者“看”到声音(见图
2
)。这使策展团队可以直接将它与“实验室珍奇屋”中的藏品建立联系。
约瑟夫
·
普拉托是
19
世纪的比利时物理学家。他的主要贡献之一,便是通过对肥皂泡的实验,发现了液体表面张力的“普拉托定律”。他指出:肥皂泡的皂液膜是由完全光滑的表面组成,而且,如果排除重力的影响,表面张力会使膜稳定在表面积最小的状态。他的这项实验使用的器材是一组不同几何形状的封闭的金属框架,不仅为其他希望重复实验的物理学家和数学家所用,也成为科学中心里常见的互动展品(见封三)。
在阿尔科文达斯馆,这一藏品的“展品化”,是将金属框架按比例进行了放大,并取消了几种现象不够明显的金属框架构型,使实验现象更为明显。当参观者将金属框架浸入肥皂液再取出,就可以清晰地看到不同形状的皂液膜。策展团队将这件展品与展柜中的收藏建立起联系,引导参观者重现当年的实验并且思考,从而更深入地理解普拉托定律。
伏打电堆是意大利物理学家亚历山德罗
·
伏打在
1800
年发明的化学电池组装置,用以产生连续的电流。他将一块浸透盐水的纸夹在一个铜环和一个锌环之间,再将若干个这样的结构叠合在一起,就可以产生电流。伏打电堆的发明,使电学从对静电的研究进入到对动电的研究,将电学引入了一个全新的时代。
阿尔科文达斯馆的策展团队认为:互动展品“手蓄电池”(见图
3
)可以理解为对伏打电堆发明过程,以及此前伏打所做的研究工作的诠释,尽管它的外观与伏打电堆大相径庭。这件展品的原理,是让参观者用双手去接触不同材质的金属板,通过汗液的导电性来运作,产生电流的要素与伏打电堆相同。
“手蓄电池”对伏打电堆的“展品化”,是对伏打电堆所处的那一段科学史深入了解,并考虑了互动使用环境卫生要求的结果。在伏打电堆发明之前,德意志地区已经有人意外发现,如果将两根不同材质的导线连在一起,并且用这根新导线的两端接触舌头,会感觉到苦味。伏打本人所做的重复实验,是用牙咬住两枚不同材质的金属硬币,用舌头抵住它们,而后用一根导线在嘴外面连接这两枚硬币,随即感受到了苦味。这是因为唾液可以导电,不同金属产生电势差使得导线和硬币形成了回路。“手蓄电池”用性质近似的汗液替代了唾液,并通过这件展品表现出一条关于“电流产生”的线索:从伏打的早期实验,到伏打电堆的发明。
牛顿色碟是英国物理学家伊萨克
·
牛顿为解释日光的成分制作的一种装置(见封三)。最早版本的牛顿色碟是划分为
7
个扇形的圆盘,依次涂有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫
7
种颜色。当圆盘迅速转动的时候会呈现出白色,以此说明日光是由以上
7
种颜色的光合成的。
牛顿色碟呈现出的实验现象,可以用人眼的视觉暂留效应来解释。因此,阿尔科文达斯馆的策展团队没有拘泥于牛顿对日光本质的探索,而是从人眼存在视觉暂留效应这一科学发现出发,将普拉托等人的研究工作融入其中,在关于视觉暂留导致的视错觉的互动展品与相关的收藏品之间,建立起广泛的多重联系,相对全面地展现物理学对视觉暂留效应这一领域的探索。
普拉托发现视觉暂留现象之后,由视觉暂留引起的视错觉现象很快被用于娱乐。
1833
年,普拉托与奥地利数学家西蒙
·
冯
·
施坦普费尔几乎同时分别发明了早期动画装置费那奇镜。到
19
世纪末,对视觉暂留效应的运用最终促成了电影的发明。另一方面,一些物理学家也基于视觉暂留现象,将牛顿色碟替换为颜色和纹理组合更为复杂的色碟,以研究视觉暂留导致的视错觉,并发现了一些超出原本假设的现象。