《在美术馆遇见爱因斯坦：艺术与科学的20次碰撞》
【英】伊恩·布拉奇福德；【英】蒂莉·布莱思
▷序言：https://shimo.im/docs/913JMgQb7xiZeaAE/
纵观历史，艺术家和科学家一样，都被好奇心和探索内心与外部世界的渴望所驱动。他们一直想要理解他们的周遭所见和内心所感，为此，他们会观察、记录和改造。有时他们会密切合作，从彼此的实践中汲取灵感。他们从不同的视角，带着不同的目标，通过不同的方式来想象世界、与世界互动——这些视角或许是互补的，但由于彼此受到不同的主客观因素影响，又充满了冲突甚至是分歧。
本书思考了从18世纪中叶到21世纪初的两个半世纪里，这种关系是如何演化和自我表达的。本书探究了科学和技术的独创性如何被融入艺术表达之中，以及创造性的实践如何反过来又刺激了科学和技术的创新。当艺术家借鉴科学时，他们都做了哪些事情？他们是局限于隐喻和类比，和科学仅有着松散的联系，还是也能为科学家提供可研究的想法和主题？科学家是否会接受这些建议？是否能有效地利用艺术手法来帮助自己理解世界？这两个学科之间的合作可能有时略显隐晦，但也可能是强有力的。
——「序言」
#IMAGINAIRE
【浪漫代时 1750-1850】
艺术家和自然哲学家关注自然世界，研究风景、植物和天空。他们的观察共同创造了世界的理想化版本，这些颇具说服力的概念带来了关于理性、秩序和进步的新思想。这是一个科学讨论、辩论和表演高度活跃的时代。
这种对逻辑有序的世界的信念，在一幅画中被描绘得淋漓尽致，这幅画由德比的约瑟夫·赖特所作，标题十分详细，叫作《一位哲学家讲解太阳系仪，用灯代替太阳》（下文简称《太阳系仪》）。画面中，一位自然哲学家和他的听众正在凝视一个装置，这个装置是用来表现天体静谧而有规律的运动的，同时也隐喻了所有科学知识的前瞻性和带来的崇高奇迹。哲学家站在中心，是黑暗中的光明使者，而女人、孩子和男人则围拢过来，注视着这一带来启迪的仪器，他们的脸上洋溢着领悟的光芒，仿佛感受到了神灵的触碰。太阳系仪这个奇妙的装置结合了理论和实验，二者共同揭示了宇宙的规律。
德比的约瑟夫·赖特的画作《一位哲学家讲解太阳系仪，用灯代替太阳》彰显了理性宇宙观的奇妙。（如图）
然而，很能说明问题的是，这幅画呈现的不是一个冷静理性的场景，而是一个高度戏剧化的场景，知识通过类似戏剧表演的方式传递出来。在这里，艺术与科学结合在一起，组成了逻辑与想象的同盟，启迪了人们的心灵。这是一种新奇的方式，令人欢欣鼓舞。
历史学家保罗·杜罗（Paul Duro）认为，赖特的作品以二元对立为特征：光明与黑暗、理性与想象、理论与实验。我们可以在赖特最著名的画作《太阳系仪》中看到这些对立面在发挥作用。这是一个极具氛围感的场景，一场面向少量听众的科学讲座正在进行。一位身着红色长袍的讲演者站在太阳系仪旁——这是一个机械模型，使用精密的齿轮系统来演示行星的运动。太阳系仪（orrery）的名称来自第四代奥雷里伯爵（Earl of Orrery），这位英国贵族在18世纪初委托钟表匠乔治·格雷厄姆（George Graham）制造了这种仪器。旋转的轮子可以显示几天到几年时间范围内的天文事件：地球、太阳和其他行星的运动，月球绕轴自转，甚至包括木星卫星和土星卫星的旋转。行星上方是“浑天仪”，即一个由环带组成的球形框架，呈现了主要天体围绕地球运动的方式。
在这幅画中，赖特对光线的运用与太阳系仪本身一样重要。场景发生在夜晚，一团光亮周围笼罩着深邃的暗影。赖特的其他作品中也有这种暗中之光的主题：水动力锤敲打着白热的铁棒，蜡烛照亮了铁匠的锻造间，明月照进了车间的窗户。而在这幅作品中，太阳系仪中央的一盏油灯以一种戏剧化的方式照亮了在场的人：有的人在强烈的明暗对比中显得格外醒目，有的人则在半昏暗中处于沉思状态，还有一个人几乎只是剪影。
《太阳系仪》戏剧性的呈现有力地说明了18世纪科学带来的奇迹——杜罗称之为“科学之崇高”。杜罗说，在赖特的画中，“人只是某种崇高事件的观察者”。在赖特的另一幅名画《气泵里的鸟实验》（An Experiment on a Bird in the Air Pump）中，气泵使得玻璃器皿中产生了真空，一只宠物鸟在这个实验中牺牲了——从中可以看到我们自己也终有一死。正如杜罗所说，在观赏《太阳系仪》的天体时，“观众……必须与无限抗争”。虽然赖特对太阳系仪的描绘大致准确，但他忽略了这个装置的“地平线”，这个部件可以确定行星相对于地球上任何一点的位置。没有了这个重要的参照，太阳系仪所展示的宇宙就是永恒的、不朽的——也就是说，是无限的。
因此，这幅画描绘了科学提出的关于死亡、无限、创世和宇宙的基本问题。它反映了科学认识所带来的形而上学的变化。从17世纪开始，自然哲学家就一直质疑上帝在创造和维持宇宙中所扮演的角色：超自然的解释不再适用，取而代之的是实验揭示的力学定律。
赖特画中的太阳系仪不是一个技术性的实验装置，而是一件表演艺术品，旨在激发观众的想象力。他对这个装置的描绘细致入微，细到描绘出了支撑它的旋转底座、涂了清漆的顶部和顶部的天体倒影。赖特有着“图像规划师”的美誉。他的准备工作一丝不苟，在着手绘画之前会研究画里的物品。为了推动业余天文学的流行，帮助没有接受过正规数学训练的普通人了解牛顿的著作，詹姆斯·弗格森在全英国举办科普讲座，并于1762年7月来到了德比，而赖特可能就是在这时见到了太阳系仪。或者，他对太阳系仪的描绘可能是基于与他同姓的托马斯·赖特为朴次茅斯的皇家海军学院（Royal Naval Academy）制作的“大太阳系仪”（Great Orrery）版画，该版画于18世纪30年代首次发表，18世纪一直在重印。
除了太阳系仪本身之外，画面的其他部分也得到了同样精细的描绘，透露了作者想要传达的信息：观众的服装和头发，坐在左边的女士身上精致的蕾丝、珍珠和时髦的帽子，做笔记的男士的马甲，孩子外套上精美的纽扣。这些观察入微的细节显示了中产阶级中正在兴起的消费文化，而这种文化本身就是由工业革命所推动的。
换言之，此时的科学已与社会紧密结合，融入了贸易、商业、消费和工业的网络之中。科学家的工作地点可能就在商店、景点、工厂、车间、花园、剧院和工作室等场所中，有时甚至难以区分。赖特的画作虽然描绘的是“科学之崇高”，但也反映了这些现实情况。太阳系仪周围的人渴望展现自己的美德、体面和礼貌，他们希望通过了解新知识并学以致用，来提高自己的社会地位。这就是我们现代知识经济的开端。
赖特本人也是这个新社会的积极参与者。在他的亲密好友中，有一位名叫彼得·佩雷斯·伯德特（Peter Perez Burdett）的测量员、地图制作者兼商人，他出现在了赖特的三幅画作中（包括《太阳系仪》——左侧做笔记的人就是他）。伯德特帮助画家规划其他作品，并充当他与客户的中间人，俄国女皇叶卡捷琳娜大帝也是伯德特的客户。赖特还是英国艺术家协会（Society of Artists of Great Britain）的成员，比起英国皇家美术学院，该协会更加贴近大众，没有那么精英化。他的绘画主顾包括许多商业群体的成员，其中包括棉纺巨头理查德·阿克赖特（Richard Arkwright）。用大卫·詹宁斯（David Jennings）在1752年出版的一本关于太阳系仪的书中的话来说，赖特属于这样一种人：他们在世俗的商业场景中追寻“生活的轨迹”，但又有着宽广的灵魂，时常延伸到这个小星球之外，遥望其他遥远的世界。他的世界将艺术、科学、工艺品和商业交织在一起，而他的《太阳系仪》是对这些联结的解读。它提醒我们，“科学之崇高”不仅与商业密切相关，而且在很大程度上依赖于工匠们所掌握的大量传统技能、工艺技巧和世俗智慧，他们不仅制造太阳系仪等科学仪器，还制造纽扣等日常必需品，制造高级面料等备受追捧的奢侈品，也就是历史学者塞莉娜·福克斯（Celina Fox）所说的“工匠文化中的实用方法”。
赖特可能自认为是一名工匠——毕竟他自己的姓氏Wright就有巧匠、创造者、制造商的意思。他从小对学习手工艺技能很感兴趣，他的哥哥理查德注意到他“思维活跃，经常利用课余时间去不同的商店看别人工作，回家后会模仿他们的作品，并以精湛的技巧完成，比如细木工制品、五斗橱、钟表、纺车、枪支，等等”。他选择工业题材作为一系列绘画的主题，其中包括至少五个铁匠铺和阿克赖特位于德比郡克罗姆福德镇的水力棉纺厂。他创作艺术的方式和工匠一样，强调细致的研究、对细节的把控和绘画技巧——这些技能同样适用于科学和技术领域。
事实上，人们普遍认为手工艺技能是英国新兴经济实力的基础。阿克赖特的专利律师詹姆斯·阿代尔（James Adair）在1785年写道：“在艺术和制造业的各个领域中，所有最实用的发现都不是由那些思辨哲学家闭门创造出来的，而是由精通当时的实践方法的灵巧技工们创造出来的。”早在四十年前，大卫·休谟（David Hume）——尽管他自己是一位“思辨哲学家”——就对能工巧匠表达了类似的敬意：“看这位工匠，他把粗糙无形的石头变成了贵金属；而且用他灵巧的双手塑造了金属，创造出了……各种便利的用具。”赖特的《铁匠铺》（A Blacksmith's Shop，1771）展示的不是锻造金属的蛮力，而是铁匠们脸上专注的神情和谨慎的判断。一位年长的男人坐在一边，随时准备提出建议。两个小男孩靠近铁砧，挡住眼睛免受火花的伤害。
工匠们的工作场所不仅是他们大展拳脚的地方，也是充满想象力的地方。1790年，一位观察者这样描述阿克赖特的克罗姆福德棉纺厂：“这些棉纺厂……让我想起了一流的战士；在漆黑的夜晚，灯光亮起，它们美得璀璨夺目。”美国旅行家杰贝兹·莫德·费舍尔（Jabez Maud Fisher）在参观伯明翰附近马修·博尔顿的苏豪制造厂（Soho Manufactory）时感叹道：“这里就像某个公爵宏伟庄严的宫殿。整个场景就像一个商业剧场，一切都像一个机械装置一样运行着……连空气都在以各种声音嗡嗡作响……一切都像一台巨型机器。”工业和科学一样，都令人着迷和惊奇。
赖特的《太阳系仪》是对这种惊奇极为精彩的重现，同时也是对这个时代的消费和工艺极为简练的概括。它展示了科学的力量如何推动变革并由此改变英国。它的光辉照亮了新世界的缩影，而这个新世界正随着知识启蒙加速迈入工业革命。
「第二章 奇观大师｜熔炉前的工业戏剧」
煤溪谷是一个非常浪漫的地方。这里实在太美了，美得与艺术作品散播开的各种恐怖景象不相称：锻造厂、磨坊等处的庞大机器发出的嘈杂声音，熔炉燃烧煤炭喷出的熊熊火焰，石灰窑涌出的滚滚浓烟，这一切都十分壮观，与陡峭光秃的岩石更相配。
——农业记者阿瑟·扬，1776年
英国科学博物馆有一件珍宝，是艺术家菲利普—雅克·德·卢泰尔堡（Philippe-Jacques de Loutherbourg）的画作《夜幕下的煤溪谷》（Coalbrookdale by Night）。画中描绘了位于什罗普郡塞文河畔煤溪谷炼铁厂的贝德拉姆熔炉（Bedlam furnaces）。在神秘朦胧的月色中，熔炉猛烈喷吐着烈火浓烟。工人们赶着马车匆匆忙忙地给炉火添加燃料，把原材料送来，然后将成品运出工厂。高温和工业的力量威胁着周围风景如画的自然环境，向我们展示了新兴工业世界的戏剧性和激变。德·卢泰尔堡的艺术作品，尤其是这幅画，结合了视觉构图、戏剧呈现和神秘宗教，顺应了以壮观的方式描绘风景和工业的创作趋势，向我们展示了一个工业国家的诞生。
这位艺术家本人就是那个时代动荡和矛盾的化身，那些在如今看来过时和神秘的想法，那时正在让位于理性、机械和现代化的现实。德·卢泰尔堡正是这些紧张关系的例证，他也可以说明艺术家和企业家有能力将这一剧变时期转化为夺人眼球的奇观。
在《夜幕下的煤溪谷》中，德·卢泰尔堡为工业革命塑造了一个经久不衰、令人叹为观止的画面。（如图）
达比使用焦炭（来自该地区的煤炭储备）而不是传统的木炭来冶炼铁，提高了铁的产量和质量，而煤溪谷的那些工厂则拓展了铁的用途。贝德拉姆等地的熔炉用砂型生产“铁猪”，即标准尺寸的铁块，体积小，便于搬运和运输。德·卢泰尔堡的画作捕捉了铁水流入“猪床”冷却，引发了冲天火光的瞬间。
这些“铁猪”被用来制造各种家居、农业和工业用品——1801年，即《夜幕下的煤溪谷》在皇家美术学院展出的那一年，该地区的一本账簿上列出了150多种产品。这些熔炉产出的大部分“铁猪”被送到了伯明翰的小型工厂，制成家居和装饰产品，比如之后成为常见建筑装饰的铁制工艺品；但与此同时，铁还用于制造轨道、桥梁、船舶镀层和蒸汽机车——所有这些都是在煤溪谷的铸造厂加工的。
靠近河流固然有其优势，但塞文河也构成了一个障碍：人和货物必须反复过河，而距离煤溪谷最近的两座桥梁一座在上游2英里多的比尔德沃斯（Buildwas），另一座在下游9英里多的布里奇诺斯（Bridgnorth）。到了18世纪50年代，铁产量增加，修建新的桥梁势在必行——亚伯拉罕·达比三世（Abraham Darby III）受命监督桥梁的建造，他是焦炭冶炼铁先驱达比的孙子，这时已经成为煤溪谷铁厂的厂长。规划是修建一座单跨桥，原始构想和设计由托马斯·法诺尔斯·普里查德（Thomas Farnolls Pritchard）提供，铸造厂工头和模具师托马斯·格雷戈里（Thomas Gregory）完成了细节部分。大桥将完全由铁建造，这是一项轰动一时的技术革新。1776年，议会通过一条法案批准了这座新桥的建设，贝德拉姆熔炉也进行了扩建，以便能够按照生产桥肋所需的规模进行铸造。大桥的建设工程于同年开始，并于1779年竣工。最终的设计采用了圬工桥的结构（有一个可以承重的拱形结构），但铁制部件的连接方式仿照了木结构的榫眼和榫接头、燕尾榫和楔子。毫无疑问，在使用这种新材料时，格雷戈里坚持使用了经过试验和测试的方法。但即便如此，也没有人可以确定哪些部分是必需的，最终格雷戈里制造的一些部件在后来的铁桥建造者看来是过于复杂且不必要的。
世界上第一座铁桥很快成为一大工业奇迹。在建造期间和完工后，煤溪谷都吸引了众多游客，而贝德拉姆熔炉就在铁桥附近，成为最受欢迎的景点之一[贝德拉姆（Bedlam）这个名字源于附近一座16世纪的房子，但也不可避免地让人联想到伦敦臭名昭著的疯人院伯利恒医院（Bethlehem Hospital，又称Bedlam），以及其中的混乱和不人道]。当时正值战争时期，贵族们到欧洲大陆观光的习惯受到了限制，许多显赫的游客便转而来到了煤溪谷，这里同时拥有着浪漫的风景和壮观的工业。尽管在今天看来有些奇怪，但这个重工业之地在当时成了时尚的旅游胜地。
煤溪谷的铁桥是一处科学奇观。这个精美的模型是为了向伦敦观众展示而制作的。
因为这里不仅是一个劳动之地，还是一个戏剧之场。铁器制造商是这里的舞台监督，为游客创造了独特的体验，包括风景优美的步行道、特别挑选的观景点，以及精心安排的观赏铸铁或熔炉出铁的时机。1794年6月，博物学家凯瑟琳·普利姆利（Katherine Plymley）在她的日记中记录了她和朋友们的一次参观体验，她观察到：
无边的火光产生了精彩的效果……在工厂的烟雾近在咫尺的地方还能看到翠绿的种植园，真是奇妙……在距离合适、方便观景的地点设有座位，可以看到浪漫的乡村景色，同时发现我们离繁忙的生活如此之近；这种对比非常令人愉悦。
无论是视觉上还是概念上，景观的核心都是这座新铁桥。1781年1月，铁桥的所有者委托艺术家迈克尔·安杰洛·鲁克（Michael Angelo Rooker）描绘了这一景象，他的雕版画于次年5月上市。鲁克平时在伦敦的干草市场剧院（Haymarket Theatre）担任场景画家，他为铁桥创作的画面类似一个舞台布景，桥在中心，透过桥拱可以看到后方的工业活动，两侧的河岸高耸，逐渐向中央的河道倾斜。其他艺术家也蜂拥而至记录这一景象，J. M. W. 透纳（J. M. W. Turner）、托马斯·罗兰森（Thomas Rowlandson）、保罗·桑比·芒恩（Paul Sandby Munn）、约翰·塞尔·科特曼（John Sell Cotman）和约瑟夫·法林顿（Joseph Farington）的画作，让大桥和周围的事物变成了浪漫的画面，而作家们则从这如画的风景和忙碌的工业生产并立的景象中充分汲取创作素材。
1784年，格雷戈里制作了一个极其精巧的桃花心木大桥模型，精准再现了其中的每一个细节。亚伯拉罕·达比三世于1786年在伦敦租了一个房间（很可能位于舰队街183号）展出这一模型，供参观者欣赏。次年10月，他将模型捐献给了艺术、制造和商业协会（Society of Arts, Manufacture and Commerce），大桥模型继而与其他希望获奖的发明家提交的图纸和模型一起，成了协会奖项的候选作品，并于一个月后获得了金奖。因此，这座桥不仅是什罗普郡的一道奇观，也能被伦敦的时尚人群消费和欣赏。
菲利普—雅克·德·卢泰尔堡的艺术事业正是依靠这样的奇迹发展起来的。作为一名瑞士细密画画家的儿子，德·卢泰尔堡终其一生都将对艺术和科学的兴趣充分结合。十五岁起，他开始在巴黎学习绘画，师从画家卡尔·凡·洛（Carle van Loo）和弗朗索瓦·约瑟夫·卡萨诺瓦（François Joseph Casanova），两位分别擅长精细的主题绘画和戏剧性的战斗场景。他还深受克洛德—约瑟夫·韦尔内（Claude-Joseph Vernet）的海洋绘画影响，韦尔内擅长描绘一天中不同时间的光影变幻。德·卢泰尔堡在法国迅速取得成功，备受瞩目：1766年，他被任命为国王的画师；1767年，他成为皇家绘画与雕塑学院（Académie Royale de Peinture et Sculpture）有史以来最年轻的成员——比规定的三十岁最低年龄小了三岁。1771年移居英国后，德·卢泰尔堡很快成为伦敦艺术界的一员，他经常在皇家美术学院展出戏剧性的油画（他在1781年成为学院成员），同时也成了大都会剧院界的一股革命力量。
1771年起，德·卢泰尔堡受聘担任特鲁里街剧院（Drury Lane Theatre）的艺术顾问，为当时的著名演员兼剧院经理大卫·加里克（David Garrick）和剧作家理查德·布林斯利·谢里丹（Richard Brinsley Sheridan）设计并制作舞台布景和服装。这些布景以其精湛的技术而闻名，结合了机械技巧、移动布景，以及惊人的灯光和音效。他革新了戏剧舞台，驱使演员在布景中塑造角色，而不是将自己视为站在背景板前的人。剧场变得更暗了，舞台的距离也更远了，这让观众更容易将戏剧看作一个艺术整体，完全沉浸其中。在此之前，剧院演出更像是社交活动，观众在演出期间都可以交谈，甚至可以坐在舞台上。1776年，《纪事晨报》（Morning Chronicle）称赞德·卢泰尔堡是：
艺术家中第一位向戏剧导演证明，通过合理调配光影，严格限制视角，就可以在剧场中成功地欺骗观众的眼睛，让观众把艺术作品当成真实的景象。
德·卢泰尔堡在特鲁里街剧院的主要工作是制作正剧结束后的“娱乐剧目”：国家大事和著名自然奇观的戏剧化呈现。在这些娱乐剧目中，他对光线、声音和视角的精湛把控，创造出了逼真的地形、天气和事件，令人叹为观止。1779年1月，剧院上演了一部名为《德比郡奇观》（The Wonders of Derbyshire）的作品，用来炫耀德·卢泰尔堡及其技术团队制作的舞台效果。布景是依据前一年夏天德·卢泰尔堡在该地区游览时所画的详细素描制作的。该剧选用“哑剧”的形式，实际上是关于峰区（Peak District）奇观的旅行记录，既表现了雄伟壮丽的风景，也展示了蓬勃发展的工业。剧中的场景包括查茨沃斯庄园（Chatsworth House）、达夫河谷（Dovedale）的月光，以及马特洛克（Matlock）的落日和铅矿。峰区洞穴（Peak's Hole）也得到了充分的展示，既有着如诗如画的风景，也是该地区重要的制绳业中心。德比郡以其浪漫的风景、据传仍然野性难驯的居民以及新兴的工业而闻名，它为艺术家和观众提供了许多与煤溪谷相同的特质。亨利·安杰洛（Henry Angelo）是上流社会的击剑大师，也是伦敦社会的重要人物，他这样评价德·卢泰尔堡对该地区的戏剧性描绘：“剧院里从未展出过如此浪漫、美丽的画作……[它]让你知道了什么是山峦和瀑布，画得漂亮极了，展现出了令人惊叹的景象。”
《德比郡奇观》为德·卢泰尔堡在特鲁里街剧院带来了巨大的成功。他的舞台设计结合了浪漫的风景和戏剧性的工业场景。（如图）
剧中的另一个场景聚于巴克斯顿（Buxton）边缘的一个石灰岩洞——普尔山洞（Poole's Hole），在这里，一位魔术师将黑暗的洞穴变成了灯火通明的宫殿和花园。正如我们在第一章中所看到的，在启蒙运动时期，黑暗和光明具有多种含义——德·卢泰尔堡兼收并蓄，他对其中的许多神秘含义产生了兴趣。他研究了被称为卡巴拉（Kabbalah）的古代希伯来学派，以及《圣经》预言和炼金术。在1787年至1789年间，他短暂地离开了英国，去追随化名为亚历山德罗·卡廖斯特罗伯爵（Count Alessandro Cagliostro）的声名狼藉的神秘学“魔术师”。回国后，他开始了以催眠术（mesmerism）为基础的治疗实践，最终在1800年左右重返画坛。德·卢泰尔堡的私人收藏十分壮观，其中包括玫瑰十字会（Rosicrucian）、斯维登堡派（Swedenborgian）和伯麦主义（Behmenist）宗教团体成员的作品，他还加入了伯麦主义团体以及伦敦的共济会。他们都受到了德国路德宗神秘主义者雅各布·伯麦（Jakob Boehme）思想的影响，伯麦认为光是神之爱的体现，而人的生命则是从黑暗到光明、从圣父到圣灵永无止境的循环。光是德·卢泰尔堡所有作品的关键元素，无论是绘画还是戏剧舞台，以月光或工业火焰的形式出现。
1781年，德·卢泰尔堡离开特鲁里街剧院，在莱斯特广场附近自己的房子里开创了一种全新的体验：他大获成功的“艾多菲斯康”（Eidophusikon）。这个名字取自希腊语中的“幻影”和“影像”，形式类似我们现在所说的沉浸式剧院。该空间可容纳约130人，票价为每张5先令。唯一一幅现存的舞台布置图是由艺术家、插图画家爱德华·弗朗西斯科·伯尼（Edward Francisco Burney）绘制的，画面上一个小舞台（约1.8米宽、1.2米高、2.4米深）被嵌入凹进去的“相框”中，与观众席隔开，前面有一架羽管键琴。在这个“相框”内，“艾多菲斯康”呈现了一系列活动的场景，让观众产生了目睹自然奇观的错觉。德·卢泰尔堡运用了与他在特鲁里街剧院精进的类似技术：复杂多变的灯光效果，层叠布景营造的透视效果，制造活动部件的神奇技术，逼真的音效以及现场音乐。场景包括日出、日落、月升、雷雨、沉船和高耸的地狱。《欧洲杂志》（The European Magazine）将这种体验描述为一种“新的绘画种类”，通过加入时间元素，超越了“普通绘画”。德·卢泰尔堡的“艾多菲斯康”经常被称为现代电影和虚拟现实的鼻祖，当然也预示了即将在19世纪流行的全景画和透视画的出现。
“艾多菲斯康”巩固了德·卢泰尔堡制作“活动图像”的声誉。这是目前已知的唯一一张演出图像。
德·卢泰尔堡创造气氛和奇观的才华并不局限于舞台上，至少有一次，他在其他场合也发挥出了惊人的效果。可能是由于对神秘主义的共同兴趣，他结识了年轻的贵族和唯美主义者威廉·贝克福德（William Beckford）。贝克福德聘请这位艺术家为自己在威尔特郡放山居（Fonthill）举行的二十一岁生日庆典设计布景。这是一次相当盛大的聚会。这座宅邸里本就颇为壮观的东方风格房间，在德·卢泰尔堡的打造下带来了身临其境的多重感官体验。1781年12月这贪声逐色的三天，让所有出席的人都声名狼藉。几乎可以肯定，宾客们参加了某种黑弥撒，而且贝克福德利用这次聚会作为掩护，诱引了十三岁的威廉·考特尼（William Courtenay），还掩护了与他堂兄的妻子路易莎·贝克福德（Louisa Beckford）的婚外情。随之而来的丑闻迫使他在流亡中度过了之后的十年。几十年后，贝克福德这样回忆那次聚会的感官体验：“回想起卢泰尔堡投下的那束奇异的死灵之光，我仍然能感到沐浴其中的温暖和灿烂，那绝对是一个仙境，或者说，也许是地底深处为巨大的神秘之物专门建造的恶魔神殿。”
德·卢泰尔堡在游览什罗普郡时看到的景象，激发他创作出了《夜幕下的煤溪谷》——这幅杰作不仅具有戏剧效果，还体现了他对移居国的爱国自豪感。当时英国正与拿破仑统治下的法国交战，这为英国颂扬其工业实力增添了新的意义。这幅画生动地融合了贯穿德·卢泰尔堡生活和职业生涯的各种技巧和兴趣。画作的结构明显得益于他设计舞台布景和效果的经验——两侧类似舞台的侧面，营造出戏剧性的透视效果，背光强烈，火光和月光在视觉上形成对抗。火焰和烟雾后面的噼啪声几乎清晰可闻，马匹和马车似乎只是暂时停止了运动。这可能是“艾多菲斯康”中的一个情景——这时它已成为巡回演出的大众娱乐项目了。
熊熊火焰和滚滚浓烟暗示着熔炉既是工业之地，也是炼金术和预言之地；铁水下面的火焰可能隐喻《圣经》中的净化之火，也可能暗指恐怖的地狱之火。风景中的人物形象也是模棱两可的。站在小屋旁的女人和孩子让人想到永恒、家庭与田园，但他们注视的忙碌的男性工人则截然不同。这段时期，在煤溪谷和其他工业区的炼铁工人需要长时间艰苦劳动，生产武器和其他战争工具。他们的收入比许多其他区域的工人都要高，而且出了名的爱把工资用于享乐。在大众的想象中，他们既是英雄，也是恶魔。《夜幕下的煤溪谷》显然有一丝地狱的气息。作曲家兼小说家查尔斯·迪布丁（Charles Dibdin）于1801年至1802年拜访了煤溪谷，他担心工业革命会毁灭英国乡村，就像审判日的地狱之火那样：
假如一个从未听说过煤溪谷的无神论者在梦中被传送到那里，然后在其中一个熔炉口醒来，四周都被大量的地狱之物包围，那么即使他一生都是放荡不羁的无神论者，不仅怀疑神明而且亵渎神明，那他此刻也毫无疑问会认为自己即将迎来最后的审判并因此颤抖不已。
「第三章 讽刺科学｜吉尔雷和笑气」
戴维发现了这样一种气体！……它让我开怀大笑，每个脚趾尖和手指尖都感到兴奋。戴维真的发明出了一种现有语言无法描述的新乐趣……它让人强壮又十分快乐！……哦，绝妙的气袋……我相信天堂里的空气一定就是这种神奇的快乐气体。
——罗伯特·骚塞，1799年7月欣喜若狂地写信给他的兄弟汤姆
詹姆斯·吉尔雷（James Gillray）是18世纪最有才、最多产、最尖锐的讽刺画家之一。他的“狩猎场”很小，只有伦敦从邦德街到圣詹姆斯公园附近的一小片时尚区域。但他的影响却广得多——他对争议的偏好也是如此。吉尔雷在书桌前，对他在同时代人身上看到的所有愚蠢、危险和虚伪发起攻击。1802年5月，他将矛头对准了一个成立没几年的科学协会：皇家研究院。该研究院成立于1799年，旨在将实用知识的传播与社会上层的娱乐和教育结合起来。他的画作《科学研究！》（Scientific Researches!）展示了该学会举办的一场关于化学气体的讲座成果，讲座在一众名流面前进行，产生了爆炸性的幽默效果。是的，这是一个放屁笑话，是讽刺画家们钟爱的一种比喻手法——当然除此之外还有很多手法。吉尔雷的版画向我们展示了新的科学思想和实验与激进政治和社会丑闻交织在一起的时刻。视觉讽刺是一个完美的媒介，将这些复杂的联系浓缩到了一张图片中。
这幅漫画的全名为《科学研究！——气体力学的新发现！——或者，关于气体之力的实验讲座》（Scientific Researches! — New Discoveries in Pneumaticks! — or, an Experimental Lecture on the Powers of Air）。在一个摆满仪器和设备的工作台后面，皇家研究院的讲演者演示了关于一氧化二氮（现在人们更熟知的名字是“笑气”）的最新研究成果。托马斯·加尼特（Thomas Garnett）于1799年10月被任命为研究院的首位讲演者，图中的人很有可能是他和他的助手——年轻的科学家汉弗莱·戴维（Humphry Davy）。他们正在给该研究院的一名所有者约翰·考克斯·希皮斯利爵士（Sir John Coxe Hippisley）吸入一氧化二氮，而希皮斯利爵士从身体另一端排出的气体在围观者中引起了不同程度的惊吓和欢乐。这些围观者中有一些面孔熟悉的时髦上层人士，包括斯坦诺普勋爵（Lord Stanhope）、高尔勋爵（Lord Gower）、诗人威廉·索思比（William Sotheby）等，还有弗雷德丽卡·奥古斯塔·洛克（Frederica Augusta Locke）等女性知识分子。他们有的全神贯注，有的显得百无聊赖，有的则急切地做着笔记。吉尔雷精准地刻画了皇家研究院的典型观众，一位早期的观众这样描述他们：“有地位、有才能的男人……有学识、爱时尚的女人。”在演示台的右侧，一扇门通向模型贮藏室，而研究院的经理本杰明·汤普森（Benjamin Thompson），即拉姆福德伯爵（Count Rumford）则在一旁观看。
贝多斯和戴维将他们的实验扩大到同事和朋友的圈子，把布里斯托尔气动研究所楼上的房间变成了一个“哲学剧院”，医生、病人、化学家、诗人和政治家都试着在这里记录他们吸入笑气的体验。戴维通常第一个吸入气体，并经常在聚会结束后继续自己的实验。其他吸入者包括浪漫主义诗人罗伯特·骚塞和塞缪尔·泰勒·柯勒律治，以及后来写出以自己名字命名的百科全书的彼得·马克·罗热（Peter Mark Roget）。所有人都认同，这种气体能带来语言无法表达的体验，它对快乐和痛苦的体验都能发挥不可思议的作用。
由于难以描述气体的作用，一些人便借助诗歌来表达。戴维本人在他的一本笔记本上写下了从未发表的一首诗，试图表达这种体验——尽管他在描述时几乎用了同样的篇幅来表达这种体验不是怎样的：
在充满狂野欲望的理想梦境之外
我从未见过这般狂喜的清醒的模样
我的胸膛燃烧的不是亵渎的火焰
但我的脸颊绽放着温暖的红晕
但我的双眸闪烁着夺目的光芒
但我的口中喃喃自语个不停
但我的四肢被内心注满了激情
又仿佛周身披着新生的力量……
该团体中的另一位成员詹姆斯·汤普森（James Thompson）对这种表达困境提供了更具建设性的描述：“我们必须发明新的术语来表达这些新鲜又奇特的感觉，或者要为旧的语言赋予新的含义，才能就这种绝妙气体的作用进行相互可以理解的交流。”对戴维和他的同伴来说，这种神奇的气体既是一种用于医学实验的物质，也是一种我们称为娱乐性药物的物质。
「第四章 观察空气｜康斯特布尔的云」
绘画是一门科学，应该当作对自然规律的探究来进行。那么，为什么不能将风景视为自然哲学的一个分支，而图画就是实验呢？
——1836年约翰·康斯特布尔在皇家研究院的演讲
18世纪晚期，自然哲学家和业余科学家通过观察周围的世界来拓展对自然的新认识。当然，这看似是一个理所当然的观察方式，但17世纪的“实验哲学”倾向于通过实验室和受控实验来获取可靠的知识。随着浪漫主义的兴起，大自然成了人们惊奇和敬畏的源泉，科学家们开始主动走向室外。
艺术家也是如此。由于对外光绘画的热情日益高涨，艺术家们纷纷走出画室，也开始使用观察和记录的技术。对于博物学家和艺术家来说，素描、测量和笔记都是必不可少的准备工作，这可以让他们传达自己观察自然时的发现，无论是在科学论文中，还是在画布上。
天空和天气都属于他们的研究对象。无论是科学家还是艺术家，对云层和大气现象感兴趣都不是什么新鲜事：几个世纪以来，诸如彩虹之类引人注目的自然现象一直在这两个领域扮演着重要的角色，亚里士多德还写过一篇关于气象学的论文。但是从启蒙运动开始，人们越来越努力地探索分类的方法，好让纷繁复杂的自然界产生合理的秩序和逻辑。
如今，我们知道云是可见的水团，是水蒸气凝结而成并飘浮在大气中的水滴。我们也有词汇用来描述其不同的形态。然而，在19世纪之前，人们认为云是独立的、独特的、不可分类且短暂易逝。人们会随意描述其某方面的特征，比如颜色，或者根据具体情况进行比较主观的解读。1802年至1803年的那个冬季，化学家、业余气象学家卢克·霍华德（Luke Howard）向爱斯克辛学会（Askesian Society）提交了他的《论云的变化》（Essay on the Modification of Clouds），从此改变了这一切。霍华德的论文影响深远。它不仅将云这一自然现象上升为适合进行严谨科学研究的课题，还为艺术家和诗人提供了灵感。
云无疑是一种瞬息万变的现象，具有不断变化的特征——但是，霍华德认识到，这并不意味着无法对其进行分类。他的命名法之所以有效，是因为它接受并适应了云的易变性。和林奈一样，霍华德遵循当时的科学惯例，也给他的分类起了拉丁名称。他识别了三种主要的云类型或“集合”，分别称之为卷云（cirrus，源于拉丁文，表示“一卷头发”）、积云（cumulus，表示“堆”）和层云（stratus，表示“层”）。然后，他在林奈方法的基础上作出了延伸，创造了另一个层面的分类法。这三个类别可以组合起来，形成另外四种混合类型：卷积云（cirro-cumulus）、卷层云（cirro-stratus）、积层云（cumulo-stratus）和积卷层云[cumulo-cirro-stratus，也称为雨云（nimbus）]。霍华德用抒情的语言阐述了他的观点：
如果云仅仅是水汽在其所大量占据的大气中凝结的结果，如果云的变化仅仅是由大气层中的运动产生的，那么对云的研究就确实可能被看作是对影子的徒劳追求，是试图描绘云在风的捉弄下变幻莫测、无法定义的形态。然而[……]云的情况并非如此。云受制于某些明显的变化，而这些变化的成因是影响所有大气变化的一般性成因，它们通常是这些成因运行方式的有效可见指征，就像一个人的面色可以反映其精神或身体状态一样。
霍华德的理论很快进入了公众视野，因为这篇论文在颇具影响力的《哲学杂志》（Philosophical Magazine）上连载，并附有插图，描绘了不同云的形成，该杂志是由爱斯克辛学会的另一位成员亚历山大·蒂洛赫（Alexander Tilloch）创办的。而这仅仅是个开始。论文在1804年作为单独的小册子出版，1811年在威廉·尼科尔森（William Nicholson）的《自然哲学期刊》（Journal of Natural Philosophy）上发表。他的论文被翻译成法文和德文，在随后的几十年中，以各种形式再版，为气象学成为一个重要的科学领域做出了巨大贡献。
在发展和推广自己的分类体系的过程中，霍华德用铅笔和水彩画出了不同云结构的草图，用来识别云的样式并完善分类。其中一些画看起来是完整的描绘，另一些则只是简单勾勒出了快速移动的云的轮廓。这些图画既是观察的证据，也是说服的依据；既是科学数据，也是艺术性的“自然写生”。它们是霍华德研究的基础，也有助于向公众传播他的命名法。论文在《哲学杂志》上首次发表时，霍华德与蚀刻画家西尔维纳斯·贝文（Silvanus Bevan）合作准备了插图；在第三版中，他与艺术家爱德华·肯尼恩（Edward Kennion）合作，肯尼恩在云层下添加了风景。
卢克·霍华德用素雅但蕴含着详尽细节的草图，捕捉到了云瞬息万变的特征，比如这些积云和雨云的样本（如图）
霍华德继续深入他的气象研究。他每天观测气温、降雨量、大气压力和风向，成了城市气候研究的先驱。他使用特制的仪器采集数据，委托伦敦的奈特（Knight）公司制作了早期的雨量筒，还从1814年开始使用一座惊人的“气压时钟”（barograph clock）记录大气压力，这是由著名钟表匠亚历山大·卡明（Alexander Cumming）制作的。1818年和1820年，他出版了《从伦敦附近不同地点的气象观测推导出的伦敦气候》（The Climate of London deduced from Meteorological Observations at different places in the Neighbourhood of the Metropolis）的前两卷，并于1833年出版了第二版增订本。总之，他三十多年来一丝不苟地观察着天气变化，并用表格和创新的图像记录下了成果。
霍华德所做的不仅仅是观察和分类，他还对正统观点提出了挑战。根据一种由来已久的理论，云是由包裹着一种“火物质”元素的微小水泡组成的，这种物质使云轻于空气。霍华德有理有据地否定了这一异想天开的想法。他设想，云是由水汽上升并冷却后凝结成的水滴或冰粒形成的。不过，他的理论也只能止步于此了：要想更全面地了解云的形成和天气模式，就需要知道大气压力理论以及压力梯度、温度梯度和浮力梯度理论来解释气团的运动，而霍华德并不了解这些。尽管如此，他对气象学的建立所做的贡献，还是得到了科学界的赞赏。1821年，他当选了英国皇家学会院士。
霍华德相信科学的发展有赖于准确的数据收集，他使用像雨量筒这样的设备来记录伦敦的气候变化。
霍华德每天使用这座华丽的气压时钟记录大气压力，成了城市气候研究的先驱之一。
霍华德每天使用这座华丽的气压时钟记录大气压力，成了城市气候研究的先驱之一。
霍华德从同时代人的工作中得到启发，特别是道尔顿。他为道尔顿提供了实验用的化学物质，并与他分享气象数据；1837年发表《气象学七讲》（Seven Lectures on Meteorology）时，道尔顿是受题献者。霍华德自己的出版物又反过来激发了歌德、雪莱和柯勒律治等诗人的想象力。在专注于政治事业和文学创作的同时，歌德还对自然科学有着浓厚的兴趣，并发表了植物学和色彩理论方面的著作。他对霍华德的分类法非常着迷，并通过唐宁街外交部的一名职员，与这位年轻的气象学家取得了联系。起初，霍华德以为歌德的信是这位职员的恶作剧。后来，他自豪地将歌德赞美之词的译文抄录在了自己的笔记本上。这位德国诗人在信中写道：“从我在科学和艺术方面的全部实践来看，霍华德对云层的分类是多么令我欣喜，对其无形的推翻，把无限的变幻更迭为系统的认识，又是多么令我向往。”但并非每一位艺术家都对霍华德的成果持如此积极的态度。尽管歌德并不认为对云的分类体系会束缚想象力，但他的一位门徒——浪漫主义画家卡斯帕·大卫·弗里德里希（Caspar David Friedrich）却认为这限制了创作，会“迫使自由飘逸的云归入死板的秩序和类别”。然而，歌德本人不仅对这一体系大加赞扬，还写了多首诗歌向其致敬，其中包括《致敬霍华德》（To the Honoured Memory of Howard）：
但霍华德以纯洁的心灵赐予我们
他的新学说最光辉的奖赏：
他抓住了无法抓住、无法触及的事物，
他第一个将它握紧，
他为不精确赋予精确性，给予边界，
用智慧命名！——赠予你的荣光！——
每当一缕（云彩）爬上来，堆叠，飞散，飘落，
愿世界以感激之心铭记你。
康斯特布尔的“观天”活动反映了他渴望了解自然、描绘自然的愿望——事实上，他认为没有前者就不可能完成后者。他有条理地在速写上标注出精确的气象信息，包括大气条件、一天中的时刻、视角和风力。1836年，他在皇家研究院的一次演讲（这本身也反映了他与科学的联系）中指出，“只有了解天空是如何运作的，我们才能看到天空真实的样子”——这是一句不同凡响的话，表明他相信科学与艺术必须携手并进。正如本章开头的引文中所言，康斯特布尔认为艺术本身就是一种实验科学。他通过速写为自己关于天气系统的观点收集了证据；他还曾计划在汉普斯特德文学与科学学会（Literary and Scientific Society of Hampstead）举办一场关于云的讲座，但是他的突然离世让他失去了这个机会。
在19世纪初一场更广泛的旨在了解天空、天气和大气的运动中，霍华德和康斯特布尔都是重要人物。康斯特布尔似乎知道另一位气象学家和天文学家托马斯·福斯特（Thomas Forster）。福斯特是霍华德的忠实信徒，还推广了霍华德的理论。他是第一个将霍华德的拉丁文术语翻译成英文的人，他改编了霍华德的理论，用于解释天气的不同特征；为了表达他对“云的命名者”的敬仰，福斯特将霍华德的那篇重要论文放在了自己的《关于大气现象的研究》（Researches about Atmospheric Phaenomena）的开头，该书在1813年至1823年间共出版了三个版本。
康斯特布尔也曾积极参与气象科学的研究，他自己也买过一本第二版的《关于大气现象的研究》，并在上面做了大量的批注，在其中一些批注中，他对作者的结论提出了质疑。1836年，他对自己的朋友和同为艺术家的乔治·康斯特布尔（George Constable，他们并无亲属关系）表达了自己的看法：“福斯特的书是最好的——他的观点远不算正确，但他贡献了许多开拓性的研究。”从19世纪中叶开始，康斯特布尔的艺术风格不再流行，前拉斐尔派的兴起使之黯然失色。然而，他的创作方法启发了其他艺术家直接从日常生活中取材，并将大自然作为主要的创作主题，而不是仅仅作为背景。他影响了19世纪中期法国的巴比松画派（Barbizon School），这是一场现实主义运动，其成员包括让—弗朗索瓦·米勒（Jean-François Millet）和夏尔—弗朗索瓦·多比尼（Charles François Daubigny）。康斯特布尔也影响了后来艺术领域的重要人物，比如沃尔特·西克特（Walter Sickert）和詹姆斯·麦克尼尔·惠斯勒（James McNeill Whistler）。
在想象探索和理性探索结成联盟的时代，云首次吸引了艺术家和科学家的注意。在康斯特布尔站在汉普斯特德荒野上写生之后的很长时间里，云仍在不断为艺术家提供灵感。云是现代主义运动及之后作品的关键要素，包括曼·雷（Man Ray）的《天文台时间：情人》（A l'heure de l'observatoire: les amoureux，1934）、乔治娅·欧姬芙（Georgia O'Keeffe）的《云层之上的天空IV》（Sky Above Clouds IV，1965）、安迪·沃霍尔（Andy Warhol）的装置作品《银云》（Silver Clouds，1966）以及奥拉维尔·埃利亚松（Olafur Eliasson）的《小云系列》（Small Cloud Series，2001）。近几年，云的元素出现在斯宾塞·芬奇（Spencer Finch）的《云的索引》（A Cloud Index，2018）中，这幅作品位于伦敦地铁伊丽莎白线帕丁顿站上方的巨大玻璃天幕上，描绘了不同类型的云，向浪漫主义风景画家的作品致敬——当然也向卢克·霍华德的作品致敬。
可以说，霍华德的遗产为真正的气象科学奠定了基础。他为气象学的起步做出了巨大贡献，使得这门学科在20世纪发展出了大气压力等关键概念，并开始能够对天气进行系统性的预测。随着仪器的进步，气象学家发现了大气层中的新分层，并随之发现了新的云类型。现在，云有十大类别，而霍华德发现的那些云仍以他创造的术语来命名。云的科学已成为大气和气象研究中至关重要的一个方面，与季风、热带气旋、极地臭氧损耗和全球变暖预测等课题息息相关，甚至也关乎了解其他星球的气候和环境状况。现在人们已经认识到，云绝不仅是天空的装饰品，而是行星系统的主要组成部分。
斯宾塞·芬奇的《云的索引》是一件空灵缥缈的巨型装置作品，由横贯铁路公司（Crossrail）委托，为伦敦地铁伊丽莎白线帕丁顿站制作。（如图）
「第五章 跟随进步之轨｜蒸汽时代的透纳」
19世纪……如果需要一个象征，那么这个象征就是在铁路上行驶的蒸汽机。
——H. G. 威尔斯，1901年
铁路在19世纪的社会中留下了轨迹，塑造了关于现代和进步的观念，改变了英国的景观，激发了艺术想象。这个以蒸汽为动力、以铁为盔甲的新来者究竟是令人兴奋的变革先驱，还是降临世间的巨大灾难？1841年，从肯德尔镇到温德米尔的新线路蜿蜒穿过了华兹华斯心爱的湖区，这位诗人沮丧地发问：“难道英国没有一个角落可以免遭肆意的侵犯吗？”
最能让人感受到铁路的变革力量的图像，当属英国当时最伟大的艺术家J. M. W. 透纳在1844年绘制的那幅画作。《雨、蒸汽与速度：西部大铁路》（Rain, Steam and Speed: The Great Western Railway）汇集了透纳经典作品的所有元素，是献给铁路时代的赞歌。有些人认为这是新旧事物碰撞的寓言；有些人则认为这是对现实的记录，也许呈现了透纳自己坐火车旅行的情景，只是在人们的解读中变得高度戏剧化了。无论如何，这在当时都是一幅震撼人心的革命性画作。它也表明艺术有着帮助我们适应变化的力量。将这幅伟大的画作仅仅看作对铁路的宣传，未免过于简单化了。更深思熟虑的做法是，欣赏艺术家这种天然的、不带道德评判地记录新事物的热情。画中有一处点睛之笔：火车头飞驰过大桥时，一只野兔跑在前面。在世代相传的古老寓言中，野兔一直是速度的象征。通过巧妙地引用这则寓言，透纳似乎在说：现在一切都变了，一个速度的新时代已经来临！
J. M. W. 透纳的《雨、蒸汽与速度》于1844年首次展出，是当时表现铁路时代的最耐人寻味的作品。（如图）
我们往往认为透纳对自然的态度和华兹华斯一样浪漫。当然，伟大的评论家约翰·拉斯金（John Ruskin）在《现代画家》（Modern Painters）第一卷里赞扬了他对自然界的关注。但是，透纳并非只有这一面。他同样拥抱科技进步，对科学和工业题材有着浓厚的兴趣。19世纪初，皇家美术学院和皇家学会坐落在斯特兰德街的萨默塞特宫，因此，作为皇家美术学院的成员，透纳有很多机会接触到皇家学会的科学家和工程师，比如伊桑巴德·金德姆·布鲁内尔（Isambard Kingdom Brunel）。透纳在科学界有着良好的人脉：他受工程师罗伯特·史蒂文森（Robert Stevenson）委托为后者的贝尔礁灯塔作画，他与迈克尔·法拉第讨论颜料，他还认识布鲁内尔的前雇主——数学家查尔斯·巴比奇（Charles Babbage）。这没有什么不寻常的，当时的科学家和艺术家并不像19世纪末的许多人那样认为彼此驻扎在不同的领域。
运输技术对透纳来说有着特别的吸引力。事实上，正如艺术史家约翰·盖奇（John Gage）所说，他“痴迷于运输带来的问题和乐趣，并乐在其中”。1839年，透纳创作了一幅最能说明新旧技术交替的作品，这幅画描绘了风帆时代巨大的老式战舰“无畏号”（Temeraire），它像一匹老战马，在一艘小小的蒸汽拖船的牵引下开始了最后的拆解之旅。三年后，在《暴风雪：汽船驶离港口》（Snowstorm: Steamboat off a Harbour's Mouth）中，他展示了蒸汽动力与大自然的对抗，预示了《雨、蒸汽与速度》中的情景——新时代的技术力量挑战着自然，并战胜了自然。
《雨、蒸汽与速度》首次在皇家美术学院展出时，英国正处在“铁路狂热”的鼎盛时期。1830年，利物浦——曼彻斯特铁路开通，这是世界上第一条城际铁路，连接了英格兰北部两大商业和制造业中心。在此之后，英国的铁路系统开始蓬勃发展。在投资者的热切支持下，工程师们在这片土地上编织出了一个循环轨道系统，“大规模地操纵着景观”。仅在1843年，议会就通过了200多项铁路法案，到处都能感受到这个新时代带来的兴奋和创伤。
起初，艺术家们似乎都不知道该如何回应这一新现象，只有T. T. 伯里（T. T. Bury）和约翰·C. 伯恩（John C. Bourne）创作了图解性质的雕版画和石版画，展示了利物浦——曼彻斯特铁路以及伦敦——伯明翰铁路的建设、开通和早期运营。当艺术家开始回应时，他们的作品里既有恐惧，也有着迷。1845年左右，插画家、漫画家乔治·克鲁克香克（George Cruikshank）在插画《铁道巨龙》（The Railway Dragon）中将火车头描绘成一个怪物，一家人正匆匆逃离，而火车头怪物咆哮着：“我来吃饭，我来喝水。我来，我来……吞掉你们！”狄更斯在《董贝父子》（Dombey &Son）中也提到一列“怪物火车”，它扫除旧事物，改变了沿途经过的一切。
《雨、蒸气与速度》中充斥着新旧事物之间的这种紧张关系，并把最重要的位置赋予了新事物。它宣称，未来已经到来，而艺术家——就像其他所有人一样——将不得不以这样或那样的方式接受它。铁路在风景中切割出一条不自然的、笔直的路径，火车在桥上飞驰而过，势不可挡。在朦胧的背景中，我们隐约可以辨认出一座旧的收费公路桥、一艘划艇、一把犁，一切都消失在纷飞的雨雾之中。
铁路的出现不仅改变了旅行，也改变了时间本身，现在各地的时间都必须标准化，以符合火车时刻表。正如狄更斯所言：“竟然存在着要通过观察钟表而得知的铁路时间，仿佛太阳放弃了报时的职责。”同是小说家的威廉·萨克雷（William Thackeray）坦言，感觉自己一半身处崇尚骑士和传奇故事的古代，一半身在将布鲁内尔这样的创新者视为新英雄的现代。他说自己“既属于新时代，也属于旧时代。我们既属于骑士精神和黑太子爱德华的时代……[也]属于蒸汽时代。我们走出了旧世界，踏上了布鲁内尔的巨大火车甲板……”。
丹尼尔·古奇委托工程师约瑟夫·克莱门特制作了他的大西部铁路2-2-2式萤火虫号机车的模型。（如图）
这一切都令人费解。一些观众无法理解透纳的画想要表达什么——一位评论家称这幅画是“矫揉造作又令人迷惑的一团糟”而且“完全是在侮辱我们的常识”。萨克雷本人属于少数几个给予赞扬的同时代人：“透纳先生比过去的所有天才都更加天才……一列火车正向你驶来，真的在以每小时50英里的速度疾驰，读者最好赶紧看一看，不然它就要冲出画外，穿过对面的墙壁，驶上查令十字街了。”《泰晤士报》对此两面下注以规避风险：“铁路为透纳提供了一个展示其古怪风格的新领域……透纳的画作究竟是令人眼花缭乱的幻象，还是一瞥之间捕捉到的现实，我们留给他的诋毁者和崇拜者去争论吧。”
《泰晤士报》提出的问题至今仍有争议——这是一幅想象的作品，还是一幅纪实作品？透纳素来以描绘自己亲身经历的场景而闻名，而且这幅画中的一些细节表明它出自第一手资料，比如燃烧的灰烬和煤渣正从机车锅炉炉膛掉到下面的轨道上。这幅画充分体现了铁路专家F. S. 威廉姆斯（F. S. Williams）在1852年对一列全速前进的火车的描述：“怪物的铁喉高高地吐出大量炽热的焦炭，雷鸣般闪耀的庞然大物以每小时50或60英里，甚至70英里的速度飞驰而过……它像烧红的炮弹一般，以巨大的力量笔直地冲了出去，在暗夜漆黑的衣裳里烧出了一条路。”
透纳还呈现了三等舱的乘客挤在箱形敞篷车厢里，完全暴露在风雨之中的场面。这种交通方式已经引发了关于安全和不平等的讨论。1841年的平安夜，九名受雇于新议会大厦建筑工程的工人乘坐这种车厢回家过节，然而这列大西部铁路的火车在伯克郡的桑宁（Sonning）坠毁，九人不幸遇难。议会的干预最终促使威廉·格莱斯顿（William Gladstone）颁布了《1844年铁路法案》，要求铁路公司“将三等舱乘客作为人，而非商品来对待”，其中包括为他们提供车顶。《雨、蒸汽与速度》展示了开放式车厢的最后岁月。
「第六章 纸上植物｜植物学的艺术」
蓝，幽暗、深邃、美丽的蓝。
——罗伯特·骚塞，1805年
对植物的研究，也就是后来的植物学，一直是一项视觉活动。这涉及的不仅仅是收集标本：要区分两种植物，你需要仔细观察——看玫瑰茎上刺的形状和大小、五片或更多花瓣的颜色、叶子的纹理。要分清一种玫瑰和另一种玫瑰，你需要找出这些特征的细微差别。在19世纪中叶摄影术出现之前，要想传达这样的信息，你必须能够将所见转化为视觉形式。这既是一门科学，也是一门艺术：你需要准确地测量和描绘，也需要进行解读，呈现出符合视觉规范和期望的图像。你既需要捕捉相似性，也需要捕捉差异性，绘制的图像要既实用又美观。这种探索让更广泛的人群可以以一种社会认可的方式研究自然——包括女性，她们此前大多被排除在了科学活动之外。
博物学包含多方面的活动，从收集贝壳、昆虫标本、植物标本，到研究岩石的历史、人类社会和文化的历史等等。19世纪末到20世纪初，这些活动才成为独立的学科，包括动物学、昆虫学、植物学、地质学、考古学和人类学。在此之前，你不需要专注于任何一个领域，这些领域之间的界限模糊且相互渗透。在早期，专业人士和业余人士之间的区别较小，称谓不同并不意味着专业度和知识上的差异。许多人对博物学各个领域都感兴趣，不管是蜜蜂还是岩石。查尔斯·达尔文就是其中的一员，他以专业人士的敬业精神投入到研究中，同时他又完全是一位业余人士，因为没有人为他的研究支付报酬。
因此，博物学，尤其是植物学，成了英国社会广大阶层的追求：贵族和磨坊工人、男人和女人、青年和老年。到19世纪末，情况发生了变化：科学逐渐变得专业化，需要特定的工具才能展开研究，人们不确定业余爱好者能做出什么贡献，或者这些贡献能否被科学界所接受。
博物学的各个分支都涉及标本的收集、交换和命名。识别一种新植物需要获取样本，为其命名，并将发现传达给其他研究人员。一切从样本开始。要将植物干燥处理并压在纸片之间，制成所谓的腊叶标本（herbarium sheet）。这些实物记录已经成为植物学的核心——尤其是那些被赋予“模式标本”地位的记录，即用于定义一个植物物种的单独标本。如今，伦敦的自然历史博物馆（The Natural History Museum）和邱园（Kew Gardens）、巴黎的法国国家自然历史博物馆（The Muséum National d’Histoire Naturelle）和华盛顿特区的美国国立自然历史博物馆[（National Museum of Natural History），隶属于史密森学会（Smithsonian Institution）]都收藏了大量腊叶标本，涵盖了目前世界上已确认的许多植物物种。
样本之后就是命名。到19世纪初，许多植物学家和动物学家都采用了瑞典博物学家林奈提出的分类体系，也就是用两个拉丁词为一个物种命名。其中第一个词定义了标本所在的属（genus），第二个词定义了亚属或种。例如，欧洲赤松名为Pinus sylvestris（Pinus指“松属”），草甸毛茛是Ranunculus acris。每种植物的拉丁文名称都会写在相应的腊叶标本下方。
任何对植物学感兴趣的人都可以制作腊叶标本。约瑟夫·李斯特（Joseph Lister）是一名推广使用消毒方法的外科医生，也是一位狂热的博物学家。他不仅对植物的药用潜力感兴趣，还热衷于植物本身及其文化和美学意义。李斯特在1883年的东欧之旅中收集了许多样本，然后制成腊叶标本册，并手写标注了每种植物的拉丁文名称。制作这些腊叶标本的大部分工作都是由李斯特的妻子阿格尼丝（Agnes）完成的，她与李斯特一起收集样本、处理样本并书写标签。阿格尼丝还协助丈夫的医疗工作，为他的出版物绘制解剖图，并在他进行消毒剂实验时担任助手。
腊叶标本的问题在于它们太易碎，不便于出行携带，而且无法复制出版。此外，植物样本在干燥后很快就会褪色。因此，要想向广大观众展示鲜活植物的真实面貌，除了绘制素描或油画，别无他法。植物图解的传统可以追溯到多个世纪以前——9世纪到13世纪的许多伊斯兰植物标本集都借鉴了迪纳瓦里（Al-Dinawari）和伊本·朱勒朱勒（Ibn Juljul）等学者的作品，其中包含精美细致的彩色图像。随后，从19世纪中叶开始，摄影提供了一种新的选择。威廉·亨利·福克斯·塔尔博特（William Henry Fox Talbot）是早期的摄影先驱之一，他发现自己这个新的艺术形式可以用于描述植物。他早期的一些摄影实验主题就包括蕨类植物和其他植物样本。塔尔博特最早的再现方式并没有用到照相机或镜头，而只是将压制好的标本直接放在感光纸上——他将这一过程称为“感光制图”（photogenic drawing）。
约瑟夫·李斯特的一份腊叶标本，这是由他和妻子阿格尼丝在1883年游览东欧时收集的植物制成的。
第一个注意到这种方法在系统记录植物方面颇具潜力的人是博物学家和艺术家安娜·阿特金斯（Anna Atkins）。安娜的母亲在她出生后不到一年就去世了，父亲约翰·乔治·奇尔德伦（John George Children）与安娜关系亲密，是一位著名的化学家，也是汉弗莱·戴维的朋友。在父亲的培养下，安娜从小就热爱艺术和科学。1825年，安娜与西印度商人约翰·佩利·阿特金斯（John Pelly Atkins）结婚，阿特金斯与奇尔德伦都是塔尔博特的好友。1839年，塔尔博特首次向奇尔德伦介绍了他新发明的“感光制图”，奇尔德伦热切地和女儿一起尝试制作了图像。遗憾的是，这些实验的结果已经失传。
1858年左右，先锋摄影师威廉·亨利·福克斯·塔尔博特将他的照相蚀刻工艺——照相凹版制版法——应用于蕨类植物。（如图）
不过几年后，天文学家与感光化学家约翰·赫歇尔（John Herschel）利用普鲁士蓝颜料设计出了一种全新的快速摄影技术，阿特金斯和奇尔德伦很快就对此进行了实验。赫歇尔的发明被称为蓝晒法。这种方法需要将两种化合物（柠檬酸铁铵和铁氰化钾）混合在水中，然后将溶液刷在一张纸上。这种混合物具有感光性，在光线的照射下，表面会变成普鲁士蓝。如果在上面放置一个物体挡住部分表面，就会在浓郁的蓝色背景中留下遮挡物的白色轮廓。这就是“蓝图”一词的由来——这一术语现在通常用来描述技术方案和线条图，而蓝晒法正是广泛应用在这些方面。
1843年，也就是塔尔博特自己的第一本摄影集《自然之笔》（The Pencil of Nature）开始连载的前一年，安娜·阿特金斯出版了有史以来第一本包含物影照片（指不用相机制作的照片）的书。事实上，整本书包括序言和说明文字，以及样本图像本身，都是用蓝晒法制成的。阿特金斯为这本书制作了五千多幅图片，全部由手工完成。她出于热爱而制作的《英国藻类影集：蓝晒印象》（Photographs of British Algae: Cyanotype Impressions）不是为了追求商业利益，而是为了给她植物学界的朋友们带来乐趣和启迪。十年后，她与一生的挚友和合作伙伴安娜·迪克森（Anna Dixon，她是简·奥斯汀的远房亲戚）一起制作了另一本蓝晒法摄影集，书名为《英国和外国蕨类植物的蓝晒影集》（Cyanotypes of British and Foreign Ferns）。这些都是有史以来最早印刷、图像也最精美的摄影集。
阿特金斯第一本书的主题——藻类，是植物学家越来越感兴趣的一个话题，在1841年威廉·亨利·哈维（William Henry Harvey）出版了《英国海洋藻类手册》（Manual of British Marine Algae）之后尤其如此。但是，这些微小生物的精准图像很难通过手工绘制。阿特金斯在书的开篇写道：“要准确绘制许多像藻类那样微小的物体非常困难。”她解释说，赫歇尔“美丽的蓝晒法”解决了这个问题，让她能够直接用植物本身获得印痕。这些图像在阿特金斯的朋友圈子得到了广泛关注和喜爱。约翰·赫歇尔的同事、科学家罗伯特·亨特（Robert Hunt）写道，这些图像“极其简单，结果非常确定，图案非常完美，总体来说非常有趣”——但他又以高人一等的口吻弱化了这番赞美之词，称“这种方法非常适合女士们和其他旅行者，虽然他们不能在这个学科上花费太多的精力和时间，但他们希望获得一个地区的植物的准确图像”。
然而，总体来说，蓝晒图像没有享受到其他摄影类型拥有的地位。1851年的伦敦世界博览会吸引了600万参观者，他们来到海德公园的巨大玻璃屋“水晶宫”，观赏英国的新发明和来自世界各地的制成品。现场仅有一个标本来呈现蓝晒法的效果——尽管有许多其他标本表明人们对摄影艺术和摄影科学越来越有兴趣。
安娜·阿特金斯的藻类图像是通过将海藻直接放在相纸上制作的。（如图）
阿特金斯的图像大胆而美丽，再现了各种藻类的复杂细节，还原了体现样本透明度的微妙色调，捕捉了难以绘制的半透明纹理和精细的纤维。这些精准的图像是对植物学的贡献，同时本身就是一件件艺术品。
「第一章 科学之崇高｜黑暗中的知识启蒙」
主啊！无论什么样的发明，什么样的智慧，什么样的修辞、形而上学、机械、烟火，在你们的哲学家群体中，都会像被击打的羽毛球一样，来回飞舞！
——伊拉斯谟·达尔文谈月光社，出自1778年写给马修·博尔顿的信
在18世纪启蒙运动时期，人们对科学寄予了何等厚望啊！现代科学诉诸理性，依赖实验和观察，其基础已在17世纪奠定，此时似乎没有它解释不了的现象，没有它回答不了的问题。因为世界似乎是由秩序和理性所支配的，而“实验哲学”要做的就是发现规律，并运用规律造福人类。正如哲学家、动物学家伊拉斯谟·达尔文（Erasmus Darwin）对化学家约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestley）所说的那样，科学“通过诱导世人思考和推理，将悄无声息地召集人类对抗妄想，并让人类更有把握推翻迷信的帝国”。