分子よりも小さなスケールで実験的な映像制作に取り組んでいる私は、さまざまな科学的可視化に囲まれて仕事をしている。
科学的発見を扱う大衆メディアを読んでいると、ある科学的可視化が実は写真であると主張されている例にときどき出会う。例えば、「水素原子の内部を写した世界初の写真」という例である。
写真とは、物体から反射した光子が、フィルムやデジタルセンサーなどの感光面に当たることで生成される画像である。光は形状、質感、色に関する情報を伝えるため、写真は、元の対象のある程度の面影を保つ表現（対象の画像）である。
しかし、私たちはポスト写真の世界に生きている。すなわち、可視化によって、データや科学現象を「見る」さまざまな方法が用いられている世界である。
以下の可視化は、地質学的なスケールから量子スケールまでのさまざまな尺度にわたるものである。これらは、写真と科学的可視化の過程の大きな違い、そして場合によっては両者を融合させる可能性を示す技法を用いて作成された。
1. 地上700kmから見たオーストラリア
Grayson Cookeは、低軌道上の衛星から得られたデータを扱うメディアアーティストである。これらの衛星には、紫外線、赤外線、可視光の波長を含む電磁放射を記録するセンサーが搭載されている。
この静止画は、Cookeの「Open Air」プロジェクトに由来するもので、1年にわたりカーペンタリア湾上空で撮影された複数のフレームで構成され、赤外線と可視光の波長を組み合わせたものである。
この画像は、可視光を部分的に用いて作られているため、一部は写真とみなせる。しかし、目に見えない赤外線放射を利用しており、色という見える性質を与えられたデータでもあるため、一部はデータの可視化ともいえる。
2. 蛍光を発するラットの網膜
共焦点顕微鏡法は、蛍光色素（蛍光分子を結合させた市販の抗体）を用いて、生物学的試料中の細胞や組織のタンパク質に特異的に結合させる技術である。蛍光分子は、顕微鏡からのレーザーで励起されると可視化され、フォトディテクターやカメラで撮像することができる。
このラットの網膜の例では、異なる細胞表面タンパク質が標的とされ、着色された分子を持つ抗体を用いて網膜内の細胞の種類を区別し、組織の層状構造を明らかにしている。この画像は蛍光分子の写真であり、組織そのものを直接撮影したものではない。
3. 原子間力顕微鏡で観察したグラフェン
上の図は、炭素格子の層が紙の束のように積み重なった物質であるグラフェンの顕微鏡写真である。この画像は原子間力顕微鏡で撮影された。
顕微鏡による画像化は、従来、光を直接用いて画像を取得する方式である。物体で反射した光波が顕微鏡のレンズで拡大され、観察者は拡大された状態の細部を直接観察できる。
しかし、この方式はナノスケール（ナノメートルは1メートルの十億分の1）の現象には適用できない。可視スペクトルの光波は、400ナノメートル未満の物体に当たるには大きすぎるため、反射して光学顕微鏡で捉えることはできない。
原子間力顕微鏡は別の検出方法を用いる。これは、レコードプレーヤーの針に機能的に似たプローブで試料表面をなぞり、「触れる」ようにして走査する方式である。
プローブ先端の鋭さ（通常は数ナノメートルの幅）が顕微鏡写真の分解能を決定する。これにより、光で検出できるものより小さな現象の可視化が可能になる。
装置が生成する空間データ（深さ、幅、高さに対応する値）は、多数の機器的および計算的処理を経て変換され、顕微鏡写真が作成される。この過程は、触覚データを視覚データへと変換するものである。
4. タンパク質によって散乱されたX線
X線散乱シミュレーションは、分子の形状を決定するために一般的に用いられる技術である。この例は、GroELと呼ばれるタンパク質のX線散乱パターンのシミュレーションを示しており、直径は約60,000個の原子（10ナノメートル）ほどである。
この種の可視化は、タンパク質試料にX線ビームを照射することで作成される。X線は、タンパク質内の原子との相互作用に応じて散乱し、進行方向を変える。これらの原子は、領域によって密度が高かったり低かったりする場合がある。
X線散乱のパターンは測定され、それを生じさせたタンパク質の構造を逆算するために用いることができる。結晶学者は、計算解析を用いてタンパク質の三次元構造を復元する。
5. 分子の理論画像
これは25℃におけるフルオロベンゼン分子の計算画像である。
計算画像は、分子が光と相互作用する際に生じる分子の回転による変化を特定するために用いられる。実験データを用いて作成され、計算に用いる情報は、計算パターンが実験パターンと一致するまで修正される。
この画像は、分子が光を吸収および放出する確率の分布図であり、人工的な着色はその確率に基づいて割り当てられている。これは、分子の形状、分子内部の原子の振動、および空間における分子の回転に依存する。
この画像は、水平方向の一次元画像の系列から構成され、それらを積み重ねて二次元のパターンを形成している。いずれかの系列の点をたどることは、分子の初期回転量に対応するエネルギーのはしごをたどるようなものである。
分子が冷たく、したがってあまり回転していない場合、これらの系列は短くなる。一方、より高温で速く回転する分子は、より長い点の系列を生み出す。
6. 粒子の気泡の軌跡
泡箱は、加圧された液体で満たされた円筒であり、内部を通過する粒子に応じて気泡を生じさせる。粒子そのものは写真に撮ることはできないが、これらの気泡の軌跡は撮影することができる。
粒子ビームが泡箱に流入し、生じた気泡は約1mmまで成長させた後、複数の角度から閃光写真が撮影される。
これらの「画像」がどのように構成されているかを見ると、伝統的な意味での画像とは実際には言えないことが多いことがわかる。
データの可視化は、「ものがどのように見えるか」を捉えるのではなく、ある特徴を視覚的な形に変換すること、あるいは可視化できる物理的過程を見出すことを伴う。
複雑で微小な科学現象のこれらの画像に並んで、数値データ、表、グラフによる表現、そして解釈が存在する。したがって、科学的可視化だけでは「あるもの」そのものを表すことはできず、単に「あるもの」の感覚を与えるにすぎないという点は、確かに真実かもしれない。
