當科學與藝術在一個十字路口相遇，中間最有可能擺放的一定是一臺相機。一方面，它是科學研究、發現的手段，記錄、展示著這個客觀世界以及它的運行規律；另一方面，它通過藝術的渲染，使得科學家眼裡的客觀世界以更具審美和感性的方式展示在大眾面前。
隨著數碼攝影時代的到來，越來越多的愛好者投入到以科學為主題的攝影活動中，這些影像作品也正在不同的學科領域中發揮著自己的影響力。而那些鏡頭背後的攝影師們是如何看待取景框裡的科學和世界的？《中國科學報》帶來了5位「科學攝影師」的故事。
「追」腦海設計好的
去年10月5日，在失敗了很多次之後，興隆基地工程師陳穎為又起了個大早，提著相機，來到國家天文臺興隆基地對面的山頭等雲海。
雲海的厚度必須適中，這樣才不至於遮擋日出的光線。它的形狀還得是平鋪在半空中，好讓郭守敬望遠鏡的主體部分儘可能完整地展露出來——漂浮在雲海中的郭守敬望遠鏡，這幅畫面是陳穎為早就在腦海中設計好的。
陳穎為知道，每年的5月到10月，是興隆遇見雲海的日子。於是，他經常趁天還沒亮，從海拔900多米的基地下山，再爬上另一座差不多高的山頭拍攝。他習慣一路小跑，這樣才能把單趟路程控制在1小時之內。
他跑了很多次，才終於等到了完美的拍攝背景。完成這樣的作品，需要足夠的耐心和旺盛的精力，關鍵是陳穎為說的，「你得有癮」。
對攝影上癮的陳穎為，一年有300多天都待在興隆基地，所以他的鏡頭裡通常是與那些大型天文儀器設備有關的景致。
2016年8月29日，他拍攝的一組量子科學實驗衛星「墨子號」過境的照片在網絡走紅。央視、《中國國家天文》紛紛轉發，它們還登上了Spaceweather網站的首頁。
2016年8月16日凌晨「墨子號」發射成功後，衛星進入了在軌測試階段。那組照片第一次向大眾呈現了量子衛星與地面光學站之間最大難度的星—地光路對準過程，形象地展示了什麼是「針尖對麥芒」。
展示科研設備和科學實驗的過程，除了研究本身的需要，也是傳播科學的需要，這時候跟它們有著密切關係的研究人員、工作人員就有了得天獨厚的條件。只有他們能夠接觸這些拍攝對象，也只有他們最了解這些拍攝對象。不過，最重要的是，他們得懂得如何有效地展示這些拍攝對象的特點，並結合藝術的審美，從而提升科學本身的「表現力」。
對攝影同樣上癮的中科院攝影協會副秘書長、中科院生物物理研究所的王強，他給所裡研製的光敏定位超高光學解析度顯微鏡，拍攝了一組令人炫目的照片。這個顯微鏡的特點，是可以結合多路雷射全內反射（TIRFM）、EMCCD成像、單分子定位等技術，實現單分子水平的定位和超精細結構的觀察。於是，他把照片的主題定位在雷射束與顯微鏡的結合。
可要實現這樣的結合併不簡單。王強說，放置這類儀器的儲存環境要求極高的潔淨度，但這對雷射的顯示度卻是嚴重的阻礙。在想了很多辦法之後，王強徵得實驗室的同意，藉助煙，將其打散，讓它們慢慢沉降到儀器平臺。這時候，雷射通過煙的介質，就能形成肉眼可見的光帶。穿透黑暗背景的雷射束，頓時烘託起了充滿科技感的氛圍，這是日光下，單一儀器無法展現的視覺效果。
「追」肉眼看不見的
張超，幾年前因為拍攝雪花在網絡走紅。隨後的時間裡，他把一個人們無法用肉眼看到的微觀世界呈現在了大眾面前。霧霾、沙粒、花粉，甚至廚房裡的油鹽醬醋，通過顯微鏡這種媒介的無限放大，完全顛覆了它們原有的樣貌。
天文系畢業、現供職於國家天文臺《中國國家天文》雜誌的張超，玩顯微攝影完全是出於好奇，「你永遠不知道下一秒它們躺在顯微鏡下會是什麼樣子」。於是，他把身邊能嘗試的物體都拍了個遍。
題材這麼多，前期需要做的功課也多。「對於不同的拍攝目標，顯微鏡和拍攝技術的類型都不一樣。」這就意味著，在此之前，需要詳細了解拍攝對象本身的性質、形態等等科學信息，才能確定該用什麼儀器觀察。
顯微攝影的成像效果，很大程度上是藉助光來完成的。了解並且懂得使用不同顯微鏡的幹涉技術，再在外部環境添加布光，從而達到最佳的成像效果，對初學者來說是個難度頗高的技術活兒。
張超的每一次新嘗試，有驚喜也有失望。比如說，水果的世界上看上去豐富多彩，可標本一旦被放大，它們就剩下些營養細胞，完全沒什麼吸引人的圖像結構。
雪花就不一樣了。張超曾經年年去追雪花，不惜在東北的大山裡五六個小時不動彈，把自己凍成個小雪人兒，就為了等最合適的氣溫和溼度下，雪花自然落到顯微鏡的「玻片」上，還能長時間不融化。他追啊追，直到通過自己的無數圖片證實那句：世上沒有哪兩片雪花是完全一樣的。
不過這兩年，張超對顯微攝影並沒那麼痴狂了。事實上，本來在他的鏡頭裡，也不只有微觀世界，他還搞起了天文攝影、生態攝影。
張超在反思，真正以科學為主題的攝影，不能僅僅停留在好看、新奇上，它給大眾帶來的刺激和愉悅太過簡單了。「沙龍攝影」不值得愛好者們去推崇，我們應該去挖掘更深入的、更有價值的科學內涵。」
十幾年前的張超就在北京周邊進行蝴蝶種類的圖片影像調查記錄，這跟宏觀生物學的調查研究息息相關。包括雪花、沙子這樣的顯微攝影作品，最重要的價值其實是同類影像的關聯對比，為生態分類研究提供證據。這些內容才是對科學探索和研究本身有所貢獻的。
也許是某種觀念的回歸，現在的張超看待攝影又多了一個角度。
「追」精確計算了的
2017年12月，陳海瀅成為了中科院物理所科普沙龍「科學咖啡館」最年輕的一位嘉賓。他不是科學家，他是國內第一個被稱為「科學攝影師」的人。
實際上，無論在科學領域還是攝影領域，科學攝影都不是一個有精確定義的概念。在此之前，陳海瀅是天文攝影的深度愛好者。在他看來，天文攝影就是最典型的科學攝影，因為科學史上，攝影就是天文發現最重要的手段，直到現在也沒有改變。人類藉助望遠鏡、衛星得到圖片、影像資料，從而獲取宇宙更清晰的圖景。
除此之外，從廣義上來講，一切對科學研究對象和科學研究過程的圖片展示當然也是科學攝影。
但經過近十年的摸索，陳海瀅發現，這些還不是科學攝影的邊界。這種觀念的變化，起初發生在2009年9月，陳海瀅的一張攝影作品登上了《科學》雜誌的封面。
按照雜誌的約片要求，陳海瀅得拍到一張有典型中國元素的風電場照片。在否決了龍、武術、燈籠等元素之後，他把目標鎖定在了長城。於是，他做了大量的資料搜索，尋找風電場和長城在位置上大致重合的區域，然後依靠衛星地圖一一研判可能的結合點。終於發現，在晉蒙交界右玉縣的殺虎口長城附近，坐落著上一年剛剛建成的小五颱風電場，可能將風車和長城同時納入畫面。緊接著就是1000多公裡遠的實地踩點，在現場，他又整整搜尋了3個小時，才找到最佳取景點。
陳海瀅非常興奮，「原來你過去認為需要碰運氣才能拍到的畫面，通過科學信息的搜集和運用，完全是可以自己掌控的」。
舉個最簡單的例子，一座山怎麼拍才好看？如果沒法實地踩點，最簡單的方法就是查找衛星地圖，了解這座山的走勢，不同時間陽光照射的方位。陳海瀅特別提到的是，你最好還能學會判斷山頂樹木的種類。北方常見的樺樹和松樹，在秋冬季呈現不同的色彩。樺樹葉子金黃，透光，逆光拍攝最完美，相反，松樹濃綠不透光，順光拍攝才是最佳選擇。
這就是後來陳海瀅所強調的，科學攝影的另一層含義，是拍攝者要主動利用科學的思維方法和手段去表現影像。
陳海瀅的想法和攝影作品真正得到更大範圍的傳播，是因為中國國家地理的一次報導。文章記錄了他和他的朋友一次次的追日行動。他們以太陽作為圖片的主體，讓它成為人、建築物以外一個極為巧妙的構圖元素。
比如那張長安街懸日的「鼻祖照」，很多攝影愛好者都想知道，怎麼拍才可能捕捉到朝陽從長安街的正東方升起。
陳海瀅靠算。太陽每年只有兩天——春分和秋分，才是從正東升起，正西落下的，因此，拍攝長安街懸日的照片一年也就只有這兩個時間。根據太陽起降的方位、時間、周期變化規律等，他還可以實現讓太陽和一些非常狹小的位置相重合的景象，比如潭柘寺上「訂」太陽，「飛機臨日」，這些還涉及高度、距離、物體運動速度等一系列更為複雜的計算。
自然界的運行儘管複雜，但是有規律可循。只是有時，這樣的計算和預測往往差之毫厘謬以千裡。因此，他也常常告訴大家，自己拍的是極限攝影，需要的是精準。
「追」野生動物蹤跡的
耿棟，準確的身份是自然紀錄片導演。兩年前，由他擔任野生動物拍攝導演、攝影師的紀錄片《雪豹》在央視紀錄頻道一經播出，就引起了大眾的廣泛關注。這種處於青藏高原食物鏈最頂端的神秘大貓第一次進入了人們的視線。
其實，早在2003年，耿棟就背著相機走到西部的大山裡頭拍攝野生動物了，後來，他也成為了國內較早的專業野生動物攝影師之一。
他在四川拍攝熊貓，在雲南拍攝亞洲象，當他真正接觸了自然保護區和自然保護，他對野生動物影像的理解也發生了很大的變化。
在耿棟看來，好的野生動物攝影，不在於你拍攝的地方多隱秘，拍攝的對象多稀有，而在於你是否足夠了解它們，能否講好一個屬於它們的生存故事，並把這些故事傳遞出去。
在與野生動物打交道的日子裡，耿棟沒有少拍下各種黑鏡頭，它們不是大自然獨立的存在，而是始終生活在人類與自然構成的各種衝突中間。
他突然意識到，一個人的圖片不考慮傳播是沒有力量的。他開始參與世界自然基金會的保護項目，與北大山水自然保護中心合作，2009年還正式成為山水的傳播官。
因為這些經歷，耿棟認識了呂植、奚志農等國內保護生物學、野生動物攝影的領頭人，他還得到了珍·古道爾、喬治·夏勒等在世界擁有極高聲譽的動物學家、博物學家的鼓勵和支持。
在科學家的幫助下，他在野生動物攝影背後，獲得的是對物種的分布規律、生活史、生存現狀等方方面面知識的探索和積累，他甚至要學習像一個科學家一樣參與對物種的調查、發現。
他從拍攝單張圖片到組圖，從拍攝動物，到定位人與自然的關係，從單純地依賴鏡頭，到學著用文字講述圖片背後的事，最後還拓展到了動態影像紀錄，去呈現一段更豐富的故事，並且，尋找各種平臺讓更多人關注自然、荒野正在經歷的危機。
「作為科學攝影很重要的拍攝領域，野生動物攝影或者說自然攝影的最終價值是要回饋自然的，那麼你的鏡頭才會有所選擇。」這是耿棟給自己的責任。（攝影圖片詳見第4版）