冬至的诗和远方

《后汉书》说：“冬至阳起，君道长，故贺。”

俗话说：冬至大如年。过节美食不能缺席：南汤圆，北饺子。

俗话又说：冬至不吃饺子冻掉耳朵，因为从这天开始进入数九寒天啦~

冬至的饺子

节日不可无诗，今日赏析杜甫的“小至”。

天时人事日相催，冬至阳生春又来。

刺绣五纹添弱线，吹葭六琯动浮灰。

岸容待腊将舒柳，山意冲寒欲放梅。

云物不殊乡国异，教儿且覆掌中杯。

诗中紧紧围绕冬至前后的时令变化，叙事、写景、抒情，充满浓厚的生活情趣，情由景生，展示了作者积极向上的乡愁。

和温暖的南方相比，北方的雪又是另一番光景。

雪景

雪既出，说说雪吧。雪是从混合云中降落到地面的雪花形态的固体水，由大量白色不透明的冰晶（雪晶）和其聚合物（雪团）组成的降水。

人类很早就认识了晶体，科学的研究不过几百年。先说晶体的研究历程。

1669 年，斯丹诺(NicolasSteno)通过研究天然水晶发现了晶面角守恒定律。

天然水晶

1784年法国科学家阿羽 (RénéJust Haüy)提出了着名的晶胞学说。这是晶体学上第一次就晶体由外表到本质进行的猜想。

1855年法国人布拉维(A. Bravais) 建立了晶体结构的空间点阵学说。

1912年劳厄发现X射线通过晶体时产生衍射现象。第一次从实验上证实晶体结构的空间点阵学说正确性。他也因此获得1914年诺贝尔物理学奖。

1913年布拉格父子借助X射线成功地测出金刚石的晶体结构，并提出了“布拉格公式”，为最终建立现代晶体学打下了基础，于1915年获得诺贝尔物理学奖。

石墨（左）和金刚石（右）是结构和性质完全不同的两种碳的同素异形体

在上述两个诺奖工作的基础上，发展出了一系列借助于X射线衍射分析晶体结构的技术，它们已经成为了材料科学研究中最重要也是最有用的分析手段。最常用的是X射线衍射仪（简称XRD）。

目前常用的X射线衍射仪的工作原理示意图

SiO2晶体和SiO2玻璃的 X 射线衍射谱图

随着科学技术的发展，人们也找到了另外一些研究晶体微观结构的实验方法，包括电子显微镜、电子衍射、中子衍射等等。现在最先进的电子显微镜已经能够直接分辨出某些晶体中的原子。

空间点阵学说从猜想上升为正确理论，奠定了现代结晶学的基础。晶体被描述为： 构成物体的微粒 (分子、原子或者离子) 在三维空间做有规律的周期性重复排列而得到的物体。

显然，晶体的有规则的几何外形其实就是构成晶体的微粒的有规则排列的外部反映。

雪既是冰晶，就具有晶体的特征。接着说说雪的对称性。

西汉的《韩诗外传》中记载“凡草木花多五出，雪花独六出”，反映出2000多年前，善于形象思维的中国人朴素的对称性观念。

华南农业大学的茶花和紫荆花

雪花在显微镜下的形态

同样是2000多年前，擅长抽象思维的古希腊数学家柏拉图(Plato)证明了用正多边形构成的多面体只有五种，即正四面体、正八面体、立方体、正十二面体和正二十面体，这五种正多面体也称为柏拉图体。

从中可以看到不同的对称性。

什么是对称性呢？通常具有以下三个含义：

（1）物体的组成部分之间或不同物体之间特征的对应、等价或相等的关系。

（2）由于平衡或和谐的排列所显示的美。

（3）形态和（在中分平面、中心或一个轴两侧的）组元的排列构型的精确对应。

来看三个对称的例子吧：

对称带来了平衡和诗意，也温暖了冬日。