一片雪花中的科学与艺术

雪花是大自然的艺术品。

冬日的漫天飞雪素来让人联想翩翩。轻盈曼妙的飘雪，似乎总牵动所有人憧憬浪漫、自觉嘴角上扬。素裹银妆的世界宛如童话，无论年龄几何，堆雪人、打雪仗的乐趣从不消散，就连树梢懒散挂着的一捧雪花都让人流连。最妙的，还是随手托起一朵飘落的雪花，欣赏晶莹的六瓣形态。

对雪花的喜爱，多数人都有。但可比肩肯尼思•利布莱希特的却极少。

肯尼思•利布莱希特对雪花热爱到什么程度呢？

他发挥自己作为美国加州理工大学物理系教授的优势，专心研究雪花形成的物理过程，与热爱雪花的伙伴一起追寻雪花近20年，撰写了《雪花：冬季的秘密美丽》《雪花的艺术》《肯尼思野外观雪指南》等多本书籍。

他对雪花的热爱和物理研究的热情真可以说是融入了生命里，堪称雪花界的大师。

最近看到《雪花的答案》，是肯尼思的又一本关于雪花的科普书籍。

在这本书中，肯尼思不但解释了雪花形成的过程和科学原理，讲解了雪花的常见形态，展示了170多幅精美的真实雪花图片，还教读者使用常用的简易工具制作雪花标本。不仅如此，他更把热爱提升到艺术的境界，在实验室中反复尝试，去亲手制造一朵朵形态更加完美的雪花，甚至是自然界很难形成的雪花。

如果你对雪花的奥妙世界有所疑问，肯尼思会送给你《雪花的答案》。

肯尼思首先为大家澄清了两个概念：雪晶和雪花。

雪晶，是一个科学概念，指的是单个的冰晶，其中的水分子都以精确的六角形排列。肯尼思使用雪晶这个概念，是为了把相关物理学和分子动力学知识讲清楚，做到科学严谨。后文中柱状晶、针状晶等，指的就是雪晶。

雪花则是常用语，可以指单个雪晶、一簇雪晶或者堆积在一起的很多雪晶。在本文中，除了特定名词外，会按照日常习惯使用雪花来描述。

我们都知道，标准的雪花是有6个分枝并且对称的星形雪花，也就是常说的六瓣雪花。这是由冰晶的结构，特别是其中水分子的规则排列决定的。水分子的精确几何，让雪花最终呈现了完美的六重对称结构。科学之美，在一片雪花中展露无遗。

不同形态的雪花

雪花的形态很多样，常见的就有柱状晶、针状晶、冠柱晶、双层板状晶、星形雪花、星盘雪花、扇形雪花、星形树枝雪花等。此外，肯尼思还专门介绍了一些特别的雪花。

最小的雪晶称为钻石星尘，它的基本形态是六角形棱柱，大多数雪花都是由钻石星尘在下落过程中逐渐长大形成的。

最大的雪花是星形树枝雪花，不但有六个主要分枝，还有侧枝。侧枝长到非常大时，看起来像蕨类植物的叶子，叫做蕨叶状星形树枝雪花，简称蕨叶雪花。肯尼思说，蕨叶雪花是生长最快的雪花。

据称是作者与观雪伙伴曾拍到的最大的雪花——一枚蕨叶雪花

别看雪花只有小小一片，却是经过了一系列物理过程、数学运算和化学过程综合作用形成的。一片雪花最终能够呈现什么图案，是由雪花下落形成的过程决定的。

温度和湿度对雪花形状的影响非常大，一点细微的变化或者差异，都会改变雪花的形态。所以说“没有两片完全一样的雪花”，自然界中雪花形成的过程复杂多变，很难存在两片雪花经历了完全一样的形成过程。

既然雪花的形成过程如此易受影响，出现一些特殊的形状也就不足为怪。

比如不对称雪花，这是由于雪花各个部位的生长条件不尽相同导致的。

还有一种特殊的形态，是十二瓣雪花，这是由两个六瓣雪花恰好以交错的角度粘在一起形成的，形态非常迷人。

不对称雪花与 十二瓣雪花

更迷人的是肯尼思在实验室条件下制造出来的雪花。由于实验室条件可以严格控制，并且可以根据需要进行细微的温湿度调节，因此所制造出来的雪花可以呈现出更多美感，堪称艺术品，肯尼思称之为专门设计的雪花。

肯尼思在实验室制造的双胞胎雪花

肯尼思用一本《雪花的答案》，为我们展现了雪花的丰富世界。他讲述的知识让我们对雪花有了全面的了解，那些精美的图片，让我们能够近距离欣赏雪花的独特魅力，大饱眼福。

若仍觉未能尽兴，大可以在下一场大雪来临之际，也学肯尼思来一场观雪之旅，寻找独特的雪花形态，尝试做出自己的雪花标本，该是乐趣无穷吧。

2017.11.10雾凇