第20版:读书·汇思 上一版3  4下一版  
 
标题导航
回到首页 | 标题导航
2024年02月26日 星期一
3 上一篇  下一篇 4 放大 缩小 默认
雪花的奥秘(图)
李峥嵘
《由雪引发的科学实验》,尹传红著,四川文艺出版社2023年11月出版。

  每一朵雪花都不同,都是六角形的——对今天的人们来说,这是一个常识,但其实人们对雪花的认知从无到有、从粗到细,有一个漫长的历程。科普名家尹传红所著《由雪引发的科学实验》一书中,讲述了这个跨越千年的观雪历程。

  早在西汉文帝时代,诗人韩婴就指出:“凡草木花多五出,雪花独六出。”这见识比西方记录早了一千多年。可惜的是在其后的中国古文献中,却没有人再去探究雪花何以是六瓣的。

  17世纪初,雪花吸引了天文学家开普勒的目光。他注意到落在衣服上的一片雪花,并因此思考它不可思议的几何形状。他认为这不可能是巧合,且“原因不能通过材质寻找,因为水汽是无形且流动的,原因只能存在于某些机制中”。数学家笛卡尔也曾在观察雪花的笔记里赞叹:“完美的六角形啊,边是如此直,夹角是如此精准……我绝对想象不出来,这些完全对称的六角小精灵如何在自由的空气与狂躁的风中悠闲地降生。”遗憾的是,受限于当时所掌握的知识,开普勒和笛卡尔都未能对雪花六角形结构的成因做出准确、科学的解释。

  显微镜发明之后,雪花成为大受欢迎的观察对象。显微镜专家列文虎克对雪花进行了细致的观察。接着,物理学家罗伯特·胡克也在1665年出版的《显微术》一书中,展现了他借助显微镜画出的雪花图片,并对雪花晶体结构进行了阐述。这被看作是人类首次具体记录雪花的形态。

  1885年的一天,美国一个名叫威尔逊·本特利的农民,借助一台旧式显微镜,用照相机拍下了第一套雪花照片。他写道:“在显微镜下,我发现雪花真美啊,简直就是奇迹。每一片雪花结晶都是一件艺术杰作,没有哪两片雪花是完全一样的。当一片雪花融化时,那个图案也就永远消失了。”本特利许下心愿,用他的相机把美丽的雪花永久保存下来。几十年间,他总共拍摄了5381张雪花照片。这些精彩的图片使更多人注意到雪花的独特之处,也推动了科学研究的发展。

  雪花六角形的秘密,是伴随着现代科学的发展而被逐渐揭开的。如今我们已然了解,雪花是由冰晶组成的,由水分子构成的冰晶形状是由表面张力决定的,冰晶突起朝六个方向延伸,使得绝大多数(不是全部)雪花都呈现出六角形。更精细的研究表明:标准的六角形雪花只在零下15摄氏度以下才会形成;只有千分之一的雪花具有完美的对称性。

  以上这些精彩的故事都出自《由雪引发的科学实验》这本书,部分内容曾被全国语文高考乙卷节选为科学阅读的材料。尹传红希望自己的科普写作能突破简单传播知识的层面,给予大众科学思维的熏陶。

  例如,关于雪花的问题,书中还延展谈到开普勒在研究雪花的同时注意到了自然界中一种壮观的六边形结构——蜂房。在此后的3个世纪里,接连有不少研究者带着极大的兴趣去研究大自然中几何结构的经典例子:雪花、蜂房之外,还有蜘蛛网、海洋生物的壳以及植物中各部分的排列,甚至还包括云的形状、山的轮廓、岸边的细波,并陆续把研究范围扩展到了寻找“自然界的几何特征”,探讨自然界的数学奇观。人们在多样性中,发现了一种隐藏的数学统一性。尹传红认为,这些跨学科思维,引领人类向着理解自然世界的复杂构成迈出了一大步。

  本书从科学与人文视角思考了许多问题,并有意识地探索一种趣味性的表达方式、一种清新优雅的文风,既有前沿的知识点和看点,又有富于思辨与启迪意义的见解和观点。书中对奇思妙想的科学解读、对新异事物的形象描述、对自然奥秘的探索引导、对创新创造的理性思考,都有助于读者开阔视野,增进对科学的兴趣和理解,也有益于锤炼思维、激发想象力和创造力,进而追求科学人生,实现自己的梦想。

3 上一篇  下一篇 4 放大 缩小 默认
版权说明:天津日报报业集团所属10报2刊所有作品,版权均属于天津日报报业集团,受《中华人民共和国著作权法》的保护。所有关于天津日报报业集团及其子报子刊内容产品的数字化应用,包括但不限于稿件签约、网络发布、转稿等业务,均需与天津日报报业集团商谈,与天津日报报业集团有互换稿件协议的网站,在转载数字报纸稿件时注明“来源-天津日报报业集团-XX报”和作者姓名,未与天津日报报业集团有协议的网站,谢绝转稿,违者必究。
天津日报报业集团法律事务部