The intersection of photography & science

Questa microfotografia, scattata dal ricercatore Michael Peres, utilizza la luce polarizzata per visualizzare gli elementi del formoterolo, un farmaco progettato per migliorare la respirazione rilassando i muscoli delle vie aeree. È solo uno dei tanti esempi del potere della fotografia di fornire nuove finestre nelle scienze naturali.

Nel 1839, la fotografia è entrata nella sfera pubblica sotto forma di dagherrotipi, immagini a base di metallo formate con l’aiuto di sostanze chimiche come lo iodio e il mercurio. Quasi immediatamente, una classe crescente di scienziati professionisti mise al lavoro la fotografia, espandendo e sistematizzando quello che fino a quel momento era stato in gran parte il regno dei dilettanti. La produzione del loro lavoro può essere vista già nel 1843, quando la botanica inglese Anna Atkins pubblicò un libro con foto di alghe.

Da allora, i progressi nella fotografia sono proseguiti a velocità vertiginosa, aumentando sia la disponibilità che la potenza della tecnologia. La pellicola flessibile, introdotta nel 1880 dal fondatore di Kodak George Eastman, ha semplificato il processo di scatto delle fotografie. Il processo dei mezzitoni, l’atto di ridurre le fotografie a minuscoli punti individuali, è emerso in questo stesso periodo e ha aperto la fotografia alla distribuzione di massa. E mentre la prima fotografia a colori è stata scattata nel 1861, ci sarebbero voluti altri circa 100 anni prima che diventasse ampiamente disponibile e accettata.

La fotografia si dirama

Con ogni sviluppo, dilettanti e professionisti sono stati impegnati a sperimentare nuovi usi per la fotografia. Le scienze naturali non hanno fatto eccezione.

Fotografia di un gruppo di fotografi con macchine fotografiche in piedi nell'acqua.

Michael Peres è un premiato educatore fotografico, autore e fotografo, nonché un membro della facoltà della School of Photographic Arts and Sciences del Rochester Institute of Technology. Peres spiega l’evoluzione della fotografia di scienze naturali come un’evoluzione guidata tanto dalla curiosità quanto dall’impegno ad ampliare la comprensione umana. “C’era un nuovo dispositivo e gli scienziati volevano provarlo”, dice. “Volevano vedere se potevano aiutare la scienza, aiutare la scoperta, aiutare a insegnare, imparare e migliorare la società nel suo insieme”.

Abbastanza sicuro, dalle cellule alle stelle, i ricercatori hanno utilizzato fotocamere e obiettivi sempre più potenti per osservare quanto precedentemente osservabile, documentare nuove scoperte e aumentare la consapevolezza degli ecosistemi su cui dipendiamo così tanto.

Astronomia

Nel 1851, un uomo di nome John Adams Whipple scattò la prima fotografia sopravvissuta conosciuta (un dagherrotipo) della luna e nacque il campo dell’astrofotografia. Nove anni dopo, James Wallace Black salì su una mongolfiera e puntò la sua macchina fotografica verso la città di Boston, centinaia di metri più in basso. Il risultato è la più antica fotografia aerea sopravvissuta.

Oggi, rover, satelliti e potenti telescopi terrestri svelano continuamente nuove scoperte, che vanno dalla nostra atmosfera allo spazio profondo. “Ora possiamo vedere visivamente Marte e non solo indovinare cosa c’è lassù”, dice Peres.

Fotografia del cielo notturno.

Portarci a questo punto ha avuto una serie di problemi unici, vale a dire l’esposizione agli alti livelli di radiazioni appena oltre l’atmosfera terrestre. “Le radiazioni cosmiche e gamma distruggono i pixel nel tempo”, spiega. “Quindi i nostri dispositivi non possono vivere lassù a lungo e la NASA è costantemente alle prese con come proteggere i sensori delle loro fotocamere o creare algoritmi che gestiscano i pixel morti”.

Fisica

In molti modi, la fotografia gioca un ruolo di sovrapposizione quando si tratta di fisica e astronomia. Questo è più chiaramente il caso quando gli scienziati stanno osservando i comportamenti dei gas e i colori emessi dalle stelle. Da queste informazioni, gli scienziati sono in grado di determinare che tipo di gas sono presenti, nonché altre informazioni sulla composizione e il movimento di un oggetto.

Fotografia dei gas che escono da una stella.

La fotografia ha influenzato lo studio dei flussi d’aria, consentendo ai ricercatori di rispondere a domande che vanno da come lanciare in aria un aereo da otto tonnellate a come migliorare il chilometraggio del gas attraverso una migliore aerodinamica. “La fotografia può aiutarci a vedere cosa succede quando l’aria passa sopra un’auto, o cosa succede quando l’aria passa sopra l’ala di un aeroplano, o cosa succede quando un uccello vola nell’aria in base alle differenze di densità dell’aria”, afferma Peres.

Biologia

La fotografia ha svolto un ruolo particolarmente importante nell’avanzamento e nell’espansione del campo della biologia, afferma Peres. “Imaging dei droni e infrarossi, danni alle colture e deforestazione: cos’è non finito con la fotografia e la biologia?”

A guidare molti di questi sforzi è l’urgente necessità di documentare e aumentare la consapevolezza degli effetti della crisi climatica in corso, in particolare per quanto riguarda il suo impatto sulla fauna selvatica e sui paesaggi. “Quello che sta accadendo ai fiumi e all’evaporazione, alla mappatura, al monitoraggio e alla misurazione, fa tutto parte di questa crescita esplosiva del ruolo della fotografia in biologia”, afferma Peres.

Immagine microscopica delle cellule.

Altrettanto impressionante è ciò che sta accadendo sul campo a livello microscopico. “Gli scienziati coltivano cellule nelle piastre di Petri e scattano foto attraverso i microscopi ogni singolo giorno per imparare a rigenerare le cellule nervose”, aggiunge. “Ingegneria genetica, agricoltura, il crollo del mondo delle api: siamo in grado di studiare tutto nel tempo grazie alla fotografia”.

Scienze della Terra

Facendo un passo più indietro, c’è anche la categoria delle scienze della terra più in generale. Ciò include telecamere per uragani, telecamere che si collegano agli animali che vivono negli oceani, nonché satelliti che misurano il riscaldamento globale attraverso la termografia e molto altro ancora.

Immagine del drone della foresta e della terra che la circonda.

Peres afferma che di recente, l’imaging a infrarossi ha consentito agli agricoltori di utilizzare i droni per studiare i raccolti, illuminando le piante malate rispetto a quelle sane in base alle loro firme cromatiche. “Il tempo, l’acqua, i cambiamenti climatici, le migrazioni di animali: la fotografia ha un ruolo in tutto questo”, afferma.

Chimica

Quando si tratta di chimica e fotografia, si tratta principalmente dell’industria farmaceutica, forense e petrolchimica. “Sono enormi”, dice Peres. Uno dei motivi è la loro capacità di catturare e studiare come si comportano i materiali in tutti i tipi di ambienti e su scala microscopica. “Possono analizzare un materiale o la presenza della creazione di cristalli o reazioni chimiche utilizzando la spettrofotometria o l’ultravioletto”, afferma.

Immagine di una reazione chimica.

In questo modo, i ricercatori di queste aziende stanno usando la fotografia per rispondere a domande come come accelerare i raccolti e persino prolungare la vita dei più malati.

“Non c’è niente che non tocchi la chimica o che la chimica non tocchi”, dice Peres. Lo stesso si potrebbe quindi dire altrettanto facilmente della fotografia.

Cosa riserva il futuro

La fotografia stessa continua a cambiare e sta cambiando radicalmente il mondo delle scienze naturali. “Curiamo le malattie e scopriamo le galassie attraverso la fotografia”, afferma Peres. Le telecamere vagano su Marte e documentano il nostro sistema digestivo sotto forma di minuscole pillole.

Per garantire la scoperta e il progresso continui, le generazioni future devono essere insegnate non solo l’arte ma l’etica della fotografia all’interno dell’ambiente scientifico. “Modifica una fotografia dello spazio e potresti eliminare un’intera galassia”, afferma Peres.

Con una solida serie di migliori pratiche in atto, Peres vede poche possibilità che i progressi guidati dalla fotografia rallentino. Semmai, anticipa il contrario. “Scommetto che il ciclo di vita di quanto tempo ci è voluto per una scoperta continua a diventare sempre più breve in base agli strumenti, alla tecnologia e alla capacità di comunicare”.

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