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科妮莉亚·帕克最著名的作品《冷暗物质：爆炸视图》（Cold Dark Matter: An Exploded View ，下文简称《冷暗物质》）探讨的就是关于暗物质的观点。这件作品于1991年在伦敦东区的奇森海尔画廊（Chisenhale Gallery）首次展出。在制作过程中，帕克在一间普通的花园棚屋里堆满了各种日常用品，然后请英国军队的一名爆炸专家将其炸毁。之后，她收集爆炸后的碎片并将碎片重新组合，用金属丝将它们悬挂在围绕中央的灯泡分布的细绳上，从而在四周的墙壁上投射出戏剧性的阴影。这件作品的标题指的是关于暗物质性质的一个理论观点：暗物质是“冷”的，这意味着暗物质粒子的移动速度比光速慢。在帕克看来，冷暗物质是“宇宙中我们既看不见也无法量化的物质”。
帕克说，1991年，在她创作这件作品时，冷暗物质还是一个非常新的概念。媒体当时在讨论它……有一种东西虽然存在但无法测量，我喜欢这个想法。因此，这件作品呈现的是一次爆炸，显然是在呼应宇宙大爆炸。这件作品试图实践一次爆炸并将其归纳为公式，试图对爆炸归类并下定义，试图赋予它某种结构。

受冷暗物质这一科学概念的启发，艺术家科妮莉亚·帕克于1991年炸毁了一间棚屋。（如图）

《冷暗物质》利用光和阴影来捕捉“大爆炸的瞬间”，让人想起埃德沃德·迈布里奇在19世纪晚期运用摄影来捕捉某个瞬间（见第九章）。帕克说，灯泡——
几乎成了宇宙的中心……随着作品逐渐成形，我把所有的小件物品放在灯泡旁边，然后把中等大小的碎片和碎木块放在边缘，这样就好像我把棚屋重新组合在了一起。碎片用金属丝悬挂在灯泡周围，形成了一个星座，看起来就像一个凝固的瞬间。
她实际上是在重现爆炸本身：“仿佛爆炸以一种安静、无声的方式再次上演了。”

广义相对论在宇宙尺度上也作出了预测。当爱因斯坦用它来计算整个宇宙的形状时，他惊愕地发现答案不是静态的：结果表明，宇宙一定在膨胀。这与当时的主流观点相悖，于是爱因斯坦在方程式中添加了一个任意额外项，以恢复静态不变的状态。
然而，亚历山大·弗里德曼（Alexander Friedmann）和乔治·勒梅特（Georges Lemaître）等其他理论家支持宇宙膨胀的观点——20世纪20年代的天文观测证明了爱因斯坦最初的结论。美国天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）使用当时最大的望远镜——加利福尼亚威尔逊山上100英寸（约2.54米）口径的胡克望远镜——对夜空进行了观测。哈勃和他的同事研究了来自遥远星系的辐射，结果表明，星系离我们越远，它们飞离我们的速度就越快。随着星系的远离，它们的运动通过多普勒效应“拉伸”了光的波长（这与接近或远离警笛时，其音调发生变化是相同的原理）。这就是所谓的“红移”，因为可见光会向光谱中的长波端，也就是红端移动。

1919年5月在巴西索布拉尔拍摄的日全食照片，为爱因斯坦的广义相对论提供了支撑。（如图）

在牛津大学的第二场讲座中，爱因斯坦提到了他最初引入的这个概念，也就是我们如今所称的宇宙学常数——他在其他地方称之为他“最大的失误”——并确认哈勃的观测结果已经使这一修正变得没有必要了。
宇宙正在膨胀，这一发现意味着宇宙曾经一定小得多——事实上，从理论上讲，我们可以遵循方程式一直追溯到一个无限小的点，称为奇点。因此，宇宙学家得出结论，宇宙——所有的空间、时间和物质——起源于一次爆炸，被称为（最初是带有贬义的）大爆炸。
但是，爱因斯坦的宇宙学常数并没有消失。20世纪末，天文学家发现宇宙不仅在膨胀，而且越来越快：宇宙正在加速膨胀。解释这种运动的一个方法是引入暗能量的概念。暗能量是一种假设的能量形式，分布在空间中，可以抵消引力的拉力。表达暗能量影响的一种方法就是引入宇宙学常数。

科妮莉亚·帕克（Cornelia Parker）一般被视为观念艺术家，但她对材料的研究却异常深入。她曾将乐器压扁，把圣保罗大教堂回音廊的灰尘做成耳塞，还在曼彻斯特大学物理学家、诺贝尔奖获得者康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Kostya Novoselov）的帮助下，将从惠特沃思艺术馆（Whitworth Art Gallery）收藏的威廉·布莱克画作中提取的石墨变成了石墨烯（一种由单层碳原子组成的材料），然后又将其变回了艺术品。她的作品往往在探讨如何利用材料以及能对材料做些什么，从而改变其性质和意义。布鲁斯·W. 弗格森（Bruce W. Ferguson）在她作品选集的序言中写道，帕克“认为所有材料都已经为下一次意想不到的改变做好了准备，也为随后的嬗变敞开大门”。
帕克经常借鉴物理学中的观点，尤其是与空间属性有关的观点。她试图理解和表现当代理论物理学的抽象概念。她有时直接与科学家合作，有时也从阐释科学研究的通俗读物中汲取灵感。
在一组名为《陨石降落》（Meteorite Landing）的作品中，她将真正的陨石加热到高温，用它们在道路地图上显示的重要位置烫出“撞击坑”。然后，她将陨石磨碎，把陨石粉末装入烟花火箭中，并在上述地点点燃——其中最著名的是伯明翰的斗牛场购物中心，那是一座野兽派建筑。1999年担任科学博物馆驻场艺术家期间，帕克创作了《爱因斯坦的摘要》（Einstein's Abstracts），在这件作品中，她用高倍率放大镜拍摄了爱因斯坦在一块黑板上写的粉笔字。这块黑板自1931年以来一直保存在牛津科学史博物馆，上面是爱因斯坦当年在牛津大学做讲座时写的板书，这是该博物馆最受欢迎的展品之一。从如此之近的距离看时，黑色背景上的粉笔颗粒就像银河系的图像。

艺术家科妮莉亚·帕克用爱因斯坦在1931年使用过的黑板进行创作，这块黑板现在保存在牛津科学史博物馆。（如图）

芬纳和古尔斯基的作品都反映了我们当前所处的“矛盾时代”。在这个时代，我们越来越依赖计算机来帮助和指导我们的生活，但同时也担心计算机会在多大程度上控制我们的生活。两位艺术家的创作都在探讨人类行为和认知的模式和形式，而算法既影响了，也反映了人类的行为和认知。芬纳创造了突破艺术界限的算法，而古尔斯基则展示了人类行为的算法本质。《漫长的音乐》和《亚马逊》都能引起观众的情感共鸣，但奇怪的是，这两部作品中都没有人的身影。人们在三一浮标码头听到的缓慢而引人沉思的音乐，其播放的时间尺度远远超出了人类个体的经验：每个人都只能听到完整作品中的一个片段。古尔斯基镜头下的仓库中，人类是隐形的，他们隐含在这些碎片式排列的大众消费品中，而他们在物理维度上的缺席表明，我们的世界已经与机器驱动的算法交织在了一起。
洛夫莱斯曾想象机器有朝一日也能够创造出有美学价值的产品。她写道：“我们可以说，分析机编织代数图案就像提花织布机编织花朵和叶子一样，这个比喻再贴切不过了。”如今，计算机模型和机器学习的使用在科学领域已经无处不在，甚至司空见惯，在艺术和人文学科领域也正在开拓。到目前为止，这一切都还属于机械计算。我们仍然不知道机器是否有一天会被赋予我们所谓的意识——并相应地获得感知他人思维的能力和真正的创造潜力。但我们有一种不安的感觉，那就是，即使它们具备了这种能力，我们也会心存顾虑，不确定机器可能会选择用这种能力做什么。

摄影师安德烈亚斯·古尔斯基在其巨幅作品《亚马逊》（2016）中，探讨了这家线上零售公司仓库中的劳动模式和形式。（如图）

埃达·洛夫莱斯是一位有远见之士，她看到了计算机时代的可能性；看到了机器解决各种不同问题，承担以前只有人类才能完成的任务的潜能。但即使是她，可能也从未想到过计算机会唤起人类的情感。直到现在，数字电子计算机已经发展了近百年，并已融入了我们社会的结构中，我们才有能力对这个问题展开思考。

埃达·洛夫莱斯1843年的注释展示了如何使用分析机来计算伯努利数。（p1）

特立独行的艺术家、音乐家杰姆·芬纳（Jem Finer）就曾经探索人类与机器、创造力与算法计算之间的界限。芬纳是摇滚乐队“棒客乐团”（The Pogues）的创始成员，涉足过摄影、电影和音乐等一系列艺术媒介。不过，近三十年来，他触动公众想象力的是他创作的计算机生成音乐作品——《漫长的音乐》（Longplayer），它就算播放一千年也不会重复。
《漫长的音乐》既是一件音乐作品也是一件装置作品，安放在伦敦泰晤士河畔的三一浮标码头。它依靠一种算法，根据简单、确定的规则生成音乐，这些规则基于一些相互重叠的循环而产生，将在一千年后回到其初始配置。《漫长的音乐》于1999年12月31日午夜开始播放，计划持续播放一千年。音乐由计算机生成，用西藏颂钵演奏，为听众带来一种空灵、平静的体验。听众可以将其视为对时间流逝的沉思。音乐唤起我们对世纪和千年时间的感知，让我们进入地质和宇宙中的时间，从而使以分钟、小时和天为衡量单位的个人时限显得不那么重要了。
《漫长的音乐》还邀请我们思考：这种可能会非常动人的体验是由计算机算法生成的，这意味着什么？我们今天遇到的算法大多数都已稀松平常。它们无处不在：声田（Spotify）和网飞（Netflix）利用算法向用户推荐内容，人们用算法来搜索从甲地到乙地的最快路线，电影和电子游戏利用算法来创造视觉效果，物流公司用算法高效地将包裹送上门。但从任何意义上讲，它们都是平凡的：仅仅是基于现有数据的推断，无法提供任何真正新颖或有创造性的东西，也无法输出与人类思维形成共鸣的东西。它们对艺术性和美学不感兴趣；它们根本没有“意图”，更不用说情感意图了。

作曲家杰姆·芬纳的《漫长的音乐》用算法创作而成，促使听众质疑时间的本质。（p2）

盖亚假说的一些批评者认为，该理论意味着生物出于有意识的意图而做出自我牺牲：这是一种目的驱动、目标导向的行为，在新达尔文主义的自然选择进化模型中是不存在的。但洛夫洛克反驳说，这种行为是非自愿的：地球的自我调节可能来自生物圈（生物的整体）、大气层和气候之间“盲目”的反馈回路。1981年，洛夫洛克和他的博士生安德鲁·沃森（Andrew Watson）设计了一个简单而惊人的计算机模型，展示了这种自我调节是如何实现的：生物如何在稳定环境条件的同时，完全按照传统的进化理论行事。他们把这个模型称为“雏菊世界”（Daisyworld）。
雏菊世界是一个高度简化的世界。这里没有云，也没有海洋，生物圈中只有两个物种：白雏菊和黑雏菊。雏菊世界围绕着一颗和我们的太阳一样的恒星运行，这个太阳在数十亿年里变得越来越热。白雏菊将阳光反射回太空，帮助降低行星的温度；而另一方面，黑雏菊吸收光线，提高行星的温度。行星年轻时，太阳是微弱的。但黑色雏菊占多数，它们吸收太阳光，使行星变暖，从而弥补了太阳热量的相对不足。随着太阳升温，白雏菊开始占据主导地位，使行星冷却，从而在输入太阳热量较多的情况下使行星保持相对恒定的温度。要实现这一点，只需要两种雏菊的最佳生长温度不同，白雏菊适宜在更温暖的条件下生长。这就是反馈回路的起源：白雏菊起到了行星恒温器的作用，在行星温度较高的时期，白雏菊的生长速度超过了黑雏菊，但当它们遍布行星表面时，温度又会降低。如果行星开始降温，黑雏菊就又开始生长，吸收太阳的热量，使行星保持在适合生命生长的平衡状态。当然，雏菊世界看起来与我们的地球完全不同，但它说明了行星自我调节的基本原理。

詹姆斯·洛夫洛克的“雏菊世界”计算机模拟数据打印件（1981年），展示了黑白雏菊是如何调节地球上的生命条件的。（如图）

盖亚假说认为地球是一个自我调节系统，能维持有利于生命存续的条件。它强调生物生命与岩石、海洋和大气的化学性质之间的相互联系。一些人——包括科学家和非科学家——称赞盖亚假说是一个富有远见的概念。但也有人认为，盖亚假说与既定的科学理念（包括达尔文进化论）不相容。有些人认为盖亚假说更像是一种隐喻，而非科学理论。不过，这也是盖亚假说吸引人的一个方面。对于环保主义者来说，“活着的地球”这一概念——通过反馈机制将自身维持在一个恒定的状态——有力地证明了，我们应该尊重地球，而不是简单地将其作为人类的资源予取予夺。“盖亚”这个名字是洛夫洛克的邻居兼朋友——小说家威廉·戈尔丁（William Golding）提议的。
洛夫洛克最初是在NASA工作时提出了盖亚假说，但他后来与美国微生物学家林恩·马古利斯（Lynn Margulis）合作，进一步发展了这一假说。马古利斯早在几年前就引发过争议，她提出，人类这样的复杂细胞，可能是在悠远的进化史中，通过简单细胞之间的共生合并产生的——这表明她倾向于在“系统尺度”框架内思考问题。如今，这一假说已被生物学家普遍接受。马古利斯为微生物如何影响地球大气层和地表贡献了重要观点，她还思考了如何寻找支持盖亚假说的证据。
洛夫洛克关于盖亚假说的第一批科学论文并没有触达广大读者。面对一些专家的怀疑，他努力让这些论文被《自然》等权威科学期刊接收。最终，他得出结论，向广大读者传播观点的最佳方式是出版通俗读物——这种策略在达尔文时代很常见，但在20世纪后期却常常被走学术路线的科学家所诟病。1979年，也就是在洛夫洛克发表第一篇关于盖亚假说的科学论文十一年后，他在他位于爱尔兰阿德里戈尔的度假屋中写成了《盖亚：地球生命的新视野》（Gaia: A New Look at Life on Earth）一书，阐释了他的观点。这本书并未采用正式的学术风格，因而通俗易懂、广受欢迎，至今已售出20多万册。“盖亚”的概念抓住了大众的想象力，并迅速被绿色环保活动人士和新纪元运动（New Age movement）所采纳。一些科学家对这种挪用持怀疑态度，认为这是对“活地球”的浪漫化想象。但是，洛夫洛克后来用具体的科学模型和假设阐述了他的观点，于是其他人也开始认真对待这一理论了。

这套设备是科学家詹姆斯·洛夫洛克为NASA研发的，用于测试火星表面大气探测器的功能。（如图）

「第十八章 保护地球｜核能与银幕上的政治悲观主义」

我呼吁为我们提供核武器的科学界将他们的聪明才智用于人类发展和世界和平的事业：为我们提供方法，把核武器变成无效且过时的东西。

——罗纳德·里根总统，1983年3月23日

20世纪70年代是一个充满焦虑和不确定性的时期，因为科学和新技术似乎正在把人类带往令人担忧的方向。在担心核能崛起和核武器威胁的同时，人们也越来越关注环境问题和地球的未来。1983年，美国总统罗纳德·里根在电视上向美国人民展示了他的新战略防御计划（Strategic Defense Initiative，简称SDI，也称星球大战计划）。他呼吁美国人民支持增加国防开支，并呼吁科学家们为实现这一愿景贡献力量。
在此之前，美国和苏联这两个超级大国都奉行“相互确保摧毁”的核战略。根据这一战略，任何一方都不会使用核武器攻击对方，因为一旦发动攻击，必然会立即遭到灾难性报复。现在，里根的新倡议——被称为“星球大战”的计划——很可能要破坏这种岌岌可危的平衡，因为他宣布美国将研发一种导弹系统，可以“在战略弹道导弹到达我们自己或我们盟国的领土之前拦截并将其摧毁”。
里根在讲话中以个人名义发出呼吁，他将SDI表述为一种新的安全形式和新的和平基础——尽管代价高昂且没有确定的时间表。并非所有人都相信以如此野心勃勃的出发点发展技术会创造和谐。单方面发展这种能力，可能被视为冷战核竞赛的升级，是在暗示美国能从核战争中生存下来，也能取得胜利，这会增加核战争爆发的概率。更重要的是，SDI是在人们日益关注环境问题的时候启动的，而这种野心勃勃的核武器计划似乎与许多人当时倡导的更加尊重地球的理念背道而驰。

这张反核抗议海报是能源活动家沃尔特·帕特森（Walter Patterson）在20世纪80年代收集的作品之一。（如图）

霍克尼利用宝丽来技术涉足摄影领域，这让他开始了与兰德类似的探索，研究人类的观看方式，并试图在他的艺术作品中予以重现。霍克尼当时说：“我觉得我从来没有像过去几个月那样如此认真地思考过视觉，以及我们观看事物的方式。通过创作这些拼贴画……我意识到在观看的过程中需要进行多少思考——对眼睛传递给我们大脑的无尽细节进行排序和再排序。”
即显摄影的故事展示了艺术家和科学家之间的密切合作与对话。霍克尼和兰德都认识到个人视角对我们解读场景的重要性，并且都欣然接受了新技术及其带来的机遇。通过兰德在宝丽来公司主持研发的技术，两人都着魔似的对摄影和视觉进行了研究和实验，挑战了自己和他人的观念。通过使用这种技术，霍克尼放弃了呈现单一“真相”的艺术主张，转而采用多种动态视角，呈现丰富多样的含义。

埃德温·兰德用他的“蒙德里安”色彩实验来研究色彩感知。（p1）
霍克尼创作宝丽来合成照片的过程，促使他开始研究摄影能如何更好地体现人类的感知。（p2）

1956年新年前夕，公司售出了第100万台相机。战争结束后，人们的消费热情高涨，正是销售这种平价奢侈品的理想时机。每个人都想拥有漂亮的房子、速度快的汽车、冰箱和电视。他们还希望用影像记录下他们的珍贵时光，而宝丽来相机可以比其他任何产品都更快地实现这一点，而且图像质量也不相上下。
但这些图像仍然是黑白的，这在彩色电影时代越发成了一个缺憾。然而，制作即显彩色胶片是一项巨大的技术挑战。兰德在20世纪40年代开始尝试这项技术。1953年，负责该项目的科学家霍华德·罗杰斯（Howard Rogers）取得了重大突破，他发现了将彩色染料和化学显影剂结合在一个分子中的办法。“波拉彩色胶片”最终于1963年上市。
兰德会去寻找那些重视创造力和艺术感受力的人作为他的同事。他说：“发明即显摄影本质上是为了审美——为众多对周围世界有艺术兴趣的人提供一种新的表达媒介。”他相信，艺术探索将以科学和技术研究人员想不到的方式开发产品。宝丽来公司的许多员工和兰德本人一样，都没有接受过高学历的科学培训或教育，这显然有其不利之处，但也意味着实验室里充满了创新思维。

宝丽来即显胶片让霍克尼能够实时调整构图，像玩拼图游戏一样将照片拼接起来，并在必要时重新拍摄。（如图）

兰德意识到，与专业摄影师合作不仅能进一步推动技术发展，还有助于市场营销。1948年，他聘请风景摄影师安塞尔·亚当斯（Ansel Adams）担任顾问，对其团队开发的相机和胶片进行测试和分析。亚当斯在宝丽来公司工作期间，可能测试过宝丽来的每一种相机型号和胶片类型。几十年后，他甚至编写了一本手册：《宝丽来景观摄影》（Polaroid Land Photography，1981）。这次合作为后来的其他合作提供了先例，艺术家们可以免费获得宝丽来的产品，而需要提供一些摄影作品作为交换。最终，公司积累了数百位艺术家的作品，其中包括查克·克洛斯（Chuck Close）和安迪·沃霍尔（Andy Warhol）。