雪花:一场持续千年的迷恋与科学谜题

窗外飘雪了。我盯着那片雪花了半小时。真的,半小时。不是为了浪漫,是它落在我袖口上,还没融化,我数它的角。数到第六个,它化了。你看,雪花从来不给一个完整的交代。 说起来,我小时候总觉得“雪花是六角形的”是教科书里骗人的话。因为堆雪人时看到的雪,哪有什么角?就是一团白。后来才知道,那种说法是你在显微镜下才能看到的真相。而显微镜下的雪,漂亮得不像话。可这漂亮背后,藏着一套极其暴虐的物理过程。

雪不是“飘”下来的,是造出来的

雪花的起点,其实是一粒灰尘。对,你没有看错。空气中的水蒸气过饱和时,需要一个“核”——灰尘、花粉,甚至可以是汽车尾气里的颗粒物——才能凝成冰晶。没有凝结核,水蒸气能一直撑到致冷的奇迹状态,也不肯变成冰。所以一块云里,雪花是围绕着那些微小的尘埃一点一点“长”出来的。这不是温柔的结晶,是一场等待。 说句实话,一片雪花的诞生,在微观尺度上是很暴烈的一回事。过冷水滴碰上冰晶表面,瞬间冻结,释放融化热;冰晶边缘的分子进行着永不停歇的吸附和逃逸。它在云层里上上下下,被上升气流抛掷,被下降气流拖拽,像极了打工人在早高峰地铁里被挤来挤去。到最后,它终于形成了那个对称的样子,然后坠向地面。我们觉得它轻盈,它自己却经历了这种横冲直撞的旅行。如果换成人类,早就散架了。
雪花六角形冰晶显微摄影特写
雪花六角形冰晶显微摄影特写
你或许会问:为什么是六角?这个问题一度让物理学家头疼。结晶学的解释是,冰晶的晶格中水分子以氢键形成六方晶系,所以当你把时间拉长,它的宏观形态就倾向以对称的方式去修饰自己的棱角。换句话说,雪花的六角对称不是“美观”的需要,而是水分子氢键排列的必然结果。但这样的说法太冰冷了。我更愿意相信一个老派晶体学家的比喻:雪花是在用有限的生命做一次几何雕塑,而它唯一的刻刀,是温度和湿度。

雪花的长相,比你的盲盒还要卷

你以为雪花都是六角星?那也太小看它了。雪晶的形态谱系极其庞大,除了常见的星形六瓣,还有针状、柱状、片状、空心棱柱,甚至是有分支的蕨状雪晶。具体长成哪样,完全取决于云层的温度和水汽过饱和度。零下2度左右,雪花倾向于形成薄薄的六角片;零下5度,可能长成针;零下15度附近,才会有漂亮的树枝状。这是云层里的“微气象”给它定的调性。一片雪花,就是那个时刻那个高度上的天气气候的“写真集”。 我查过一些资料,日本的中谷宇吉郎做过一个著名的雪晶制作实验。在实验室里,他调控温度和水汽,像种菜一样,种出各种形状的雪晶。中谷先生后来留下一句话,大概是“雪花是天上寄来的信”。我每次看到这句话都觉着浪漫得过分。想想看,人间看到的每一片雪花,其实都是大气层写给你的一封手写体信件,但寄件人地址太模糊,你永远不知道它来自哪块云。
日本雪晶形态分类图集扫描件
日本雪晶形态分类图集扫描件
这事搁现代人手里,就被玩坏了。手机摄影的雪花模式,加个滤镜,把六角形糊成一团光斑,人人都能拍出“梦幻”大片。可那只是光的折射。你手一抖,瞬间变成那种又黏又白的“糠雪”,一点脾气都没有。你看,人和雪的关系,在技术时代其实很有距离。我们用镜头“放大”它,却几乎不接触它的温度。讲真,我宁愿把脸埋进积雪里,也不愿再看屏幕里那种加过滤镜的雪花。

瑞雪兆丰年,这句话是个薛定谔的筐

古人讲“瑞雪兆丰年”,朴素的经验。严冬时积雪覆盖农田,像一床棉被,保护越冬作物不被冻死。开春融化,还能提供灌溉水。这个逻辑放到全球尺度,却不一定成立。强降雪是灾害,交通运输瘫痪,牲畜冻亡,电力线路故障。你很难说那场雪是瑞雪还是恶雪。雪花不负责分配好运,它只是落下,而人类给它的每一种定义,其实都是我们自己的欲望投影。 不过话又说回来,这种投影也不是一天两天了。从《诗经》里的“雨雪霏霏”到唐诗里的“燕山雪花大如席”,再到安徒生的“雪后灰姑娘穿水晶鞋”,雪花在文学里早就成了一个情绪共同体。它既是孤独的,又是热络的;既可以遮盖丑陋,也可以揭露痕迹。所以当我看到有人在网上把雪花符号化作一种“清洁政治”的比喻时,我忍不住想笑:雪花人家好好的,你为什么非要给它扣个文明的高帽? 我不知道别人怎么想,反正我觉得雪花最有魅力的时刻,是不需要任何含义的时候。就是“下雪了”这个事实本身。我甚至有点怀念小时候那种“丑兮兮”的冻雨,落在脖子里一激灵,让你瞬间清醒。那是对“美”的反叛,但那是真实的天气。

全球变暖,把雪花的暧昧推到了台前

现在谈雪花,绕不开全球变暖。这很扫兴,但真的绕不开。过去二十年,北方不少城市的降雪日数明显缩水了。有些滑雪场不得不靠人工造雪机来维持雪道——那种人造雪,成分一样,但没有那种“被云层摔打过的纹理”,滑起来又硬又糙,像在冰碴子上溜冰。我一个滑雪爱好者朋友哀嚎:人工雪的味道不对。味道当然不对,那是被压缩过的天气,少了温度梯度的魔法。 更严峻的在冰川。高山冰川的积累区,如果降雪少了,冰舌退缩。冰川是固定的雪花纪念册,如今很多纪念册正在被撕掉。不过我不是科学家,具体数据和模型我说不利索。但有一点是明摆着的:我们对雪花的审美和文化记忆,正在和物理现实发生一次剧烈的错位。当雪花存在于更多的滤镜和滑雪场里,它是否还保有那种“未知的晶体”的野性?我不知道。也许答案是残酷的。 雪还在下。 我得去把车挪出来了。明天早上,它大概会被雪埋掉。但我忽然不想抱怨。我们能抱怨雪吗?它只是从天上来,掉在市区的马路牙子上,被撒上融雪剂。融雪剂是氯化钠,但盐撒多了,道路两边的树木来年发芽都会受影响。所以,请允许我保留一个矛盾的态度:我既爱雪,又畏惧它的极端天气。这不是什么英雄主义,这只是一个人面对天气时,最诚实的心情。 好了,不写了。窗外的雪已经积了厚厚一层。趁着还没变成泥浆,我要去攥一个歪歪扭扭的雪球,然后扔向朋友的后背。如果扔中了,就站在原地大笑。雪花不会怪你的。
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