科學插畫其實是我們日常接觸最多的藝術之一，隨便拿出手邊一張說明書，上頭可能就有它的存在，也正因如此，你可能常常熟視無睹。
它的歷史和科學本身一樣久，甚至有人認為，它可以追溯到史前。
美國自然歷史博物館的館員和編輯Tom Baione在其2012年出版的《自然歷史：美國自然歷史博物館圖書館的精選珍本》中提出，“科學插畫的第一個例子……可能是在一個洞穴的牆上，早期人類試圖描述周圍的事物，並使之有意義。”
這個觀點，和英國約克大學考古系Penny Spikins等人關於史前洞穴壁畫的研究不謀而合，他們認為這種基於真實的繪製需要一種極其獨特的注重細節的品質，直接啟發了人類對於複雜工具的開發。
早期的科學繪畫和人類的其他繪畫藝術是摻在一起發展的，並沒有嚴格的界限，一直等到了文藝複興時期，有一批知識分子分化出來從事這個方向的創作，再加上印刷術的興起，它才成為一個獨立的門類。
達文西的手繪就不用多說了，16世紀歐洲最具影響力的學者Conrad Gessner,其所著三千余頁的自然科學著作《動物史》（Historiae Animalium），找來了一大批當時的優秀藝術家（比如丟勒）來幫忙繪製插畫，此外他還出版了世界上第一本礦物插畫書籍，《論寶石與化石》（De omni rerum fossilium）。
但《動物史》中對於動物的描繪在許多情況下沿用的是希臘神話的描述，除審美價值之外，較為嚴厲的後世學者們認為，對推動動物學知識幾乎沒有作用。
而與此形成鮮明對比的是，與此差不多時期的由德國神學家和植物學家Otto Brunfels所著《本草圖譜》（Herbarumvivae eicones）卻一改以往同類讀本只知道抄襲拷貝以前書籍的做法，結合實際觀察來重新繪製，達到了相當高的精確度，他和另兩位開創者Hieronymus Bock、Leonhard Fuchs共同奠定了植物學發展的根基。
根據丟勒木刻版畫《犀牛像》為原型的插畫，收入在《動物史》
18世紀初的德國昆蟲學家、插畫家Maria Merian以細膩的畫筆筆觸記錄下蘇裡南的動植物。
18世紀末的德國物理學家、博物學家Marcus Bloch留下了一套令人驚歎的魚類插畫，他對本土魚類的描述被認為是可靠的，但對外國魚類的描述受到許多旅行文學的誤導。
毫不誇張的說，在早期，擁有某種程度的藝術天賦或認識某個有藝術天賦的人幾乎是從事科學事業的先決條件，因為要和別人解釋清楚一個問題是，最簡單的方法就是展示一幅圖片。
The Sucking Fish，by Marcus Elieser Bloch，摘自《魚類學》
而到了現代，儘管攝影術已經發展至極致，大到天文望遠鏡小到掃描電鏡，但科學插畫依然沒有淡出視野，相反，它的應用場景卻越來越多，早就延伸到了遙不可及的系外行星和熔融的天體內部，甚至去復活很久以前消失的生物和事件，哪怕尚未發生的場景也不在話下。
《科學插畫協會手冊》（The Guild Handbook of Science Illustration）在序言中寫到，“科學插畫把觀眾帶到了通常無法觀察到的地方——從分子和病毒到宇宙，從對節肢動物和植物內部解剖的描述，到地質剖面圖和對滅絕生命形式的重建，從現實到抽象的描繪。”
科學插畫是一個明確定義的領域，需要科學家和插畫畫家之間的積極合作才能達成，它是為科學服務的藝術。
科學插畫畫家利用專業觀察技能使主題得到最準確的表達，通過圖像的形式將複雜的概念和多樣的細節簡單直觀地表現出來，這種繪畫從本質上說是一種編輯行為。
除了我們較為熟悉的一大批優秀科普雜誌在科學插畫方面下足了功夫，越來越多的期刊出版商也會要求研究者們提供反應其論文主要內容或概念的圖形化摘要，特別是，如果你想上封面的話，一張美圖的作用幾乎是和好內容不相上下的。
儘管雇插畫師來創作這樣的圖片，花費可謂不小，但心知肚明的作者們都不會捨不得這筆錢。
科學插畫按照時間發展和描繪對象來大致歸類，可以分成下面幾個大領域：
這是最早進入這一傳統的插畫形式，包括與動物、植物和真菌有關的藝術品。很多早期的科學例證都集中在這個領域，因為它很大程度上是建立在肉眼觀察基礎上，不需要複雜儀器的輔助。
為了更好地理解和研究某些生物與其生命周期，藝術家們利用鉛筆、墨水、水彩或油畫顏料來描繪之，有的甚至更費事一些搬出了木刻，而如今計算機繪圖計算的發展給他們提供了新的方法（和挑戰）。
美國植物藝術家協會曾提出，“植物科學插畫是植物藝術大領域的一個重要方面，其目的是幫助研究和分類植物。”這個目的放到動物和礦物身上也一樣。
現代插畫師、設計師Mary Koger繪製的牡蠣生命周期 (上)和白犀牛化石頭骨 (下)
這個領域的作品與自然史領域的在形式上相似，但更為具體。你估計一下子就會想到的是圖書市場上最為常見的恐龍插畫，另外像是長毛猛獁象或劍齒虎也較為常見。
由於這些動物已經消失在了歷史長河中，插畫家只能選擇從化石記錄裡面去挖掘特徵，再加上合理想象，創作出栩栩如生的圖像。
事實上，經過奧陶紀大滅絕、泥盆紀大滅絕、二疊紀大滅絕、三疊紀大滅絕、白堊紀大滅絕等五次大滅絕，除了那些著名的大怪獸，更有無數微小或不起眼的生靈被埋沒在了地層之中。
插畫師們要做的就是讓我們看到它們活著的樣子，甚至有的迄今還沒找到化石，也要想辦法再現出來。
科學插畫家VictorLeshyk用研究人員的素描（左圖）為Nature雜誌創作了吉爾博亞化石森林的概念圖（右圖）。
插畫家CarlBuell給AAAS做的這幅畫，復活了所有胎盤哺乳動物最古老的共同祖先，儘管科學家還沒有發現其化石記錄。
儘管像是日月食或星座這樣的天文題材早就有藝術家來涉足，但確切來說，伽利略把望遠鏡對向了天空那一刻，才使得這件事情變得比較靠譜。
如今在這件事情上，NASA可謂已經做到了極致，他們雇了一大批藝術家來描繪我們無法用望遠鏡直接觀測到的天體，比如黑洞、原行星盤，以及最近發現的系外行星。
這是一項高度依賴觀測數據來完成的任務，比如，他們需要根據恆星發出的光譜去決定如何給繞著這顆恆星轉的行星的表面和大氣上色，並根據它的主恆星的遠近來計算出它的溫度是否允許有熔融特徵、海洋或冰蓋，有時甚至需要用到行星軟體來顯示從宇宙的那個位置看夜空的樣子。
Martin Kornmesser對行星Proxima b表面的猜測，它繞著離太陽系最近的紅矮星Proxima Centauri的軌道運行。
四位來自不同天文機構的不同的藝術家，對一顆距離地球40光年的行星Gliese 1214b進行了四種不同的演繹，這顆行星上被認為有水。創作者和所屬機構從左上角按順時針方向依次為：NAOJ，L.Calçada/ ESO，David Aguilar / CfA，D. Aguilar / ESA，NASA
最早的細胞水準插畫出自和牛頓吵了幾十年的英國科學家和自然哲學家羅伯特·胡克之手，他也是最早命名細胞（cell）的人，雖然經後世鑒定，他通過自己發明的顯微鏡看到並畫下的只是死木塞的木質部結構或維管植物中的特殊組織而已，但他對這種小單元結構的命名卻被沿用下來，最終成為我們今天所理解的生物體基本結構和功能部門。
從非生物體一直看到生物體，胡克把這些親眼所見用畫筆留下來，並出版為《顯微製圖》（Micrographia）一書，風靡一時，列文虎克也是在看到了這本書之後才受到啟發又去造出了另一種顯微鏡的。
胡克繪製的“細胞”
嚴格來說，醫學插畫的緣起和早期解剖學是indivisible的，原是自成一統，達文西之後，安德烈·維薩裡以《人體構造》（De Corpus Fabrica Humani）中的插畫影響了接下來幾個世紀的領域發展。
但在現代，醫學病理的解釋已經完全離不開分子層面的透視，就在胡克把生物組織放到他的複合顯微鏡下那一刻，這兩者之間的聯繫已經注定，所以從業者需要更多專業知識來進入對微觀形態的理解，借助X光、fMRI、CT、電鏡……各種形式來探求。
正如美國醫學插畫協會的主頁描述寫到，“由於科學和技術的發現，這一領域正在迅速發生變化。
從人類基因組到最新的機器人手術技術，對精確有效溝通的需求不斷擴大。”
諸如HIV病毒分子這樣的可視化結構，可以為研究人員指出新的研究途徑
插畫師Wendy Gu繪製的主題是神經性疼痛，這幅醫學插畫是協會2017年沙龍大獎的價值獎獲獎作品
除了上述幾塊大的領域，像是地質、氣象、物理化學等方向的科學插畫也各有其特點，這裡就不再一一列舉。
從廣義上來講，科學插畫其實包括了一切的科學傳播視覺形式，而本文所介紹的，也僅僅是狹義上以平面為主的圖形形式，其余形式還會留到後面的系列文章中繼續介紹。
最近，在一個分享中，《科學美國人》雜誌的高級圖像主編Jen Christiansen以從業多年的經驗，給了從業者幾點繪製科學插畫的建議。
作為這本著名權威雜誌中所有傳達科學信息的圖像的負責人，她常常會根據文章的主題、數據的特徵聘用專長不同的藝術家，也見識過各種牛人。這幾點值得好好吸取的建議如下，並分別配有來自該刊的案例：
1. 不要放過任何細節
不同物種的蚊子會傳播不同的疾病，但他們形態的差異用繪畫形式可能難以表現。但藝術家Immy Smith的妙筆將這些細小的變化完美地展現給大眾。圓形的背景是很好的比例尺，讓人快速感受到不同蚊子個體尺寸、翅膀長度的差別
2. 參照實物
藝術家Kelly Murphy想要全方位地展示美洲埋葬蟲的生命周期，但是苦於資料照片有限。她於是聯絡了加州科學研究院的昆蟲標本館，去參觀、拍攝實物標本。
3. 製作模型
藝術家James Gurney在繪製恐龍之前，總是會製作陶土模型，這有助於畫面的構圖和布光
James Gurney的工作室中，滿是恐龍的雕塑
Kelly Murphy也製作了美洲埋葬蟲的模型
4. 像照片還是不像？取決於需要
藝術家Ron Mille在描繪土星大氣的時候，採用了照片寫實主義風格，令人感同身受
藝術家Carol Donner在繪製人類心髒時省去了很多細節，並降低了各組織的透明度來展現內部結構。對醫學插畫來說，適當的簡化和理想化是必要的，能既美觀又有效地描述複雜的生物醫學過程
References
https://www.earthmagazine.org/article/science-illustrators-making-invisible-visible
https://www.britannica.com/science/biology/The-Arab-world-and-the-European-Middle-Ages#ref498744
https://www.botanicalartandartists.com/scientific-botanical-illustration.html
https://www.nature.com/articles/422015a
https://www.npr.org/2016/10/24/495072203/out-of-this-world-how-artists-imagine-planets-yet-unseen
https://www.ami.org/medical-illustration/learn-about-medical-illustration
https://blogs.scientificamerican.com/sa-visual/visualizing-science-illustration-and-beyond
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