又是一年圣诞，穷困潦倒的天文学家开普勒徜徉街头，他很沮丧–粗心大意的鲁道夫二世忘记发薪水已经好几个月。开普勒对朋友真够意思，尽管兜里没有一文钱，还是妄想送上一份礼物。他仰天长叹："啊上帝～除了Nothing之外，一个拥有Nothing、收获Nothing的人还能送什么呢？"（1）结果上帝从天堂给他仍下来一个Nothing……
Nothing，德语Nix，相同的拼写在拉丁语中的意思正是"雪花"。开普勒思量着，雪花捧在手里送去会化，而且总不好叫朋友从温暖的壁炉边跑到冰天雪地来接受这份礼物。科学家别的不会，会写paper啊～开普勒洋洋洒洒顿成一篇拉丁语论文，并及时昭告天下，里边所问的问题我们小时候都问过，那就是雪花为什么六条腿？由于急着要送出礼物，他没空花300年时间先发明X射线衍射技术，于是摇头晃脑地推测说，六边形、三角形和正方形是仅有的能紧密排布成一个平面而不留白的形状（不信你画画），至于雪花为什么不是三角形和正方形，他说，你看，人家小蜜蜂的窝都是六边形……问题就这样被糊弄过去了。合上论文，首页写上："一份给朋友的新年礼物。"–这份很轻的礼物是名副其实的"情意重"，400年来，每当我们提到雪花研究，都会首推这篇诞生于贫寒与友情的学术论文。
但是，天文学家的观察终究不拘小节。二十年后，伟大数学家笛卡尔才第一次详述了雪花的外形–"科学巨人"的眼光非比寻常，除了不同形态的六边形，他还记录了12条腿，或一个棱柱上下加盖儿的罕见雪花。"完美的六边形啊～边如此的直，夹角如此相等，粗手大脚的人类简直没戏……我绝想象不出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。咦？或许正是风神信手令小精灵在云朵上下翻飞，并在那里托住了它们轻盈的身躯；使它们来得及左顾右盼，遵照自然固有秩序的启蒙，把自己琢磨成六片棱角的模样～"（2）
时光机继续运转，生物学家无处不在。哲学家笛卡尔在荷兰的床上（笛卡尔很喜欢床）写下上述言论不久，罗伯特•虎克便端起亲手打磨的显微镜，排除万难，将周遭一切小东西塞到镜头下偷看。在其著作《显微图谱》的书页中，干树皮小室（cell），小花小草，苍蝇、跳蚤等"生物"聚在一起开爬梯，突然指着一页惊叫："咦？这些六片棱角的异类是什么！？"–尽管只是毫不惹眼地点缀在书页的边角，这些手绘的意义仍然很大，此乃人类首次具体记录雪花之形态。如果你能耐着性子继续阅读，就会发现当年罗伯特•虎克不仅毫无疑问是室外观察（他画画还很快），而且当地温度、湿度变化多端……
此处略去二百多年，因为人类并无什么大长进，直至1885年……
近代科学，美国通常都会瓜分一份田，这次真的是一位农民：Wilson Bentley。当然，此人兼有"雪花晶体摄影师"的头衔，不仅因为他第一个在底片上留下雪花身影，更因为这样的身影共有5000幅，其中"没有任意两个彼此相同"。"雪花微距照"产生于冰天雪地中一架连了显微镜的相机匣子。死神选择在圣诞夜前夜，让这位"雪花男人"（the snowflake man）在自家农场踏雪而去，去寻找雪花的源头；临行前不久，他说："雪花是美的奇迹，人们无法看到并仰慕这种美，是无比遗憾的事。每一片都是绝作，并无备份；一朵晶莹的雪花消融，一份独特的设计就将再不为人们所见。美这样逝去，不留下半点足迹……"（3）
悲伤的故事讲到这里为止。
让我们转动地球仪–上世纪五十年代，亚洲人终于在这个故事中登场。北海道的Nakaya被聘为核物理学家～只是没有核物理研究资源……他只好用"金箍棒打苍蝇"，结果打得很有成效，因为当地雪花资源丰富。此人虽然不如上段Bentley能照美人相，然而毕竟是科班出身–他并没有只选最光鲜最对称的雪花模特，而是全面记录了各种"雪型"，并进行了系统分类。最为重要的是，笛卡尔的诅咒竟被打破了，"谁说人类粗手大脚的，谁说人类没戏的？"Nakaya就做了一个给笛卡尔看看～然后又是一个，又是一个，又是一个……都被记录在这本《来自自然和人工的雪花》之中。
雪花研究后浪推前浪，如今的"雪花人"当数美国加州理工的Libbrecht，前年，他的雪花照片被做成邮票，飘到世界各地，当然也包括那些永远见不到雪的角落（题图）；甚至连庞大的NASA也不放过小小的雪花，他们利用人海战术对所有地球人收集雪花形态。
八卦说了一大片，该上科学了–
雪花需要自由～如果你往杯子或者湖里灌水，然后冻它们，冰就只有顺从了杯子和湖的形状；但只要生成于"虚无"的空间，同样的物质却绽放成六片棱角的花。是什么原因呢？当年如果有X射线晶体衍射，能看到雪花内部去，开普勒就不会困惑。雪花由水分子组成，下图左的球棍模型是水分子排布的方式。"一粒沙子见世界"，小单元是六边形，当水分子以不同速度粘到这个单元的各个表面，最终形成的大雪花便也是六边形。
如果纵向发展比较快（沿屏幕向外），就形成一根六棱柱的针；如果横向发展（贴着电脑屏幕），就成了超级矮胖的六边形和六角星；如果先纵向发展再横向发展，就形成了两边加盖儿的棱柱（如下图中的“capped column”，横轴为温度）。
至于什么时候瘦高，什么时候矮胖，原理并不很清楚，现在我们只知道温度、湿度都不能脱了干系。比如，0到-5度之间会形成盘子一样的雪片；再低形成针；如果低到-10度以下，就会重新形成更复杂的盘子。而在一样的温度下，湿度低时，雪花形态比较单一；湿度越高则越复杂，正如下图中"偏高处"才有那些极长和极大片儿的个体–这或许都是符合了哲学家笛卡尔所谓的"自然固有的秩序"。再遥想当年罗伯特•虎克的"艺术作品"，不都能在这幅示意图中找到原型么。
在雪花被作为礼物第一次送出之后整397年，桔子作此文，点击提交前，末尾写上："一份给你们的新年礼物"。
翻译的名言之原文
1.Who have Nothing and receive Nothing" have to give, but Nothing?
2.But so perfectly formed in hexagons, and of which the six sides were so straight, and the six angles so equal, that it is impossible for men to make anything so exact…I only had difficulty to imagine what could have formed and made so exactly symmetrical these six teeth around each grain in the midst of free air and during the agitation of a very strong wind, until I finally considered that this wind had easily been able to carry some of these grains to the bottom or to the top of some cloud, and hold them there, because they were rather small; and that there they were obliged to arrange themselves in such a way that each was surrounded by six others in the same plane, following the ordinary order of nature.
3.Under the microscope, I found that snowflakes were miracles of beauty; and it seemed a shame that this beauty should not be seen and appreciated by others. Every crystal was a masterpiece of design and no one design was ever repeated, When a snowflake melted, that design was forever lost. Just that much beauty was gone, without leaving any record behind.
===========================转载自科学松鼠会
http://songshuhui.net/archives/6484.html
作者：
桔子帮小帮主
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