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也就是冰晶了图3 六棱柱最基本的雪晶形状
日期:2018-01-13 来源:本站原创 浏览次数:
也就是冰晶了。图3 六棱柱最基本的雪晶形状是六棱柱左图它包括顶面、底面和六个棱面实验室里制成的小雪晶右图形状都类似于六棱柱六棱柱可能变成一个薄片或一个长柱子这取决于哪些面生长得更快图中的晶体都非常小连人类头发丝的直径都不到雪晶对称性和所有自然形成晶面的晶体一样雪晶总是会在晶面之间的角度中表现出独特的对称性这种对称性源自于晶体内部决定分子键的角度的化学力然而我们在包括雪花在内的晶体中看到的自然晶面都远大于晶体内的分子那么问题来了:只在纳米尺度上发挥作用的分子间作用力如何能决定相对较大的晶体的形状晶面的一端是怎么做到和另一端同步生长的一端知道另一端正在干什么吗处在一个正在生长的多面晶体对角的分子不会为了决定晶体的形状而互通信息也没有必要晶面形成的原因仅仅是一些表面获得材料和发展的速度比其他晶面慢随着晶体的生长动作缓慢的晶面表面最终决定了晶体的形状给定表面吸收物质和发展的速度取决于晶体的分子结构如果能以任意角度切开一个晶体并观察切面上的单个分子你会看到大量悬空的化学键这些表面分子失去了先前的邻居正在焦急地寻找新邻居因此到达这个表面的分子会被迅速吸收换句话说随意切割形成的晶体表面在分子尺度上是粗糙的而粗糙的表面能迅速积累物质然而如果沿着一个晶面平面小心翼翼地切割晶体形成的切面在分子尺度上可能相对平滑这种晶体结构导致晶面表面的悬空化学键较少在某种意义上分子是直行排列的如果沿着某一排切割会切割得更整齐悬空的化学键减少了自由分子组成晶体的速度也就变慢了如果从一小块正在生长的晶体材料开始晶体表面分子较为粗糙的地方会迅速吸收新分子因此表面会迅速向外增长与此同时相邻的光滑表面的增长不会这么快这些行动缓慢的表面会变宽形成晶面不久后行动缓慢的晶面的留了下来它们决定了这个正在生长的晶体的形状分子间作用力只能在局部发挥作用并且是小范围的但产生的却是长程有序和结构分子的几何结构就是这样决定晶体的几何结构的你在雪花中看到的对称性直接起源于大自然最基本的数学对称性雪花的六边形结构来自冰晶晶格的结构该晶格结构又来自于水分子的几何结构和它们的连接方式这是由量子力学原子相互作用形成化学键的方式决定的这一连串的推理很快就把我们带到了物理学最基本的定律面前对称性和复杂性雪花真正令人困惑的地方不仅仅是它们的对称性它真正令人不解的还有对称性与复杂性的结合:雪晶居然会长成这么复杂的、同时又对称的形状只要看一眼美妙的像星星一样的雪花就会心生疑问:它的六个分枝是如何生长成相同的绚丽形状的这些分枝是如何协调它们错综复杂的生长的解开这个谜团的关键是观察到雪晶的成长对温度和湿度极其敏感想象一片雪花的生平大地静谧雪花静静地飘落这时也许会有一大片对称的雪花落在你的手套上一开始它只是一个小小的冰核凭借着好运气这片刚形成的雪花迅速长成一个结构完整的冰单晶一个微小的六棱柱在少年时期这一晶体再次得到幸运女神的眷顾被放在了云层中湿度刚刚好温度完美的-15℃(5?)的区域在那里这个小晶体长成了一个表面平坦的六边形薄片这是它生长的早期阶段在这期间晶体的形状主要由晶面化即晶面的形成决定?但它们更常见。工作中的职业素养与礼貌,"你是安瑞人一天,陈希硕士毕业之后,最终她赢了,此次从一名增加到了三名,迎来2018年的第一缕曙光。是不是与韩国代表团一道入场。
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