雪花的形成过程和雪花形貌今天依然是困扰科学家的前沿课题 。利用现代摄影技术 ， 人们可以获得更加清晰、漂亮的雪花照片 ， 更加深入地理解雪花的形成过程 ， 但结果却是对雪花生长的原子过程和热力学愈加感到迷惑不解 。
如今人们已经确定 ， 在温度和水蒸气过饱和度这两个变量所构成的平面上的不同区域内 ， 雪花具有大体上一致的独特形状 。但是 ， 为什么一片具体的雪花能保持整体上的六角形状却又拥有不一样的形貌 ， 实在不容易理解 。造成这种困难的一个原因是雪花形成过程中还伴随有空气中颗粒物的影响 。在人们的印象中 ， 水在0℃以下就会结冰 。其实 ， 水要结冰 ， 首先要由一些水分子先形成一些纳米大小的冰核 ， 即要求有个预先形核的过程 。如果是纯水的话 ， 所谓的同质形核要在-42℃以下才会发生 。不过 ， 如果水蒸气中含有固体微颗粒的话 ， 水分子会凝结到颗粒上成核 ， 这种异质形核不会要求那么低的温度 。若冰核的尺寸达到10微米左右 ， 就能继续生长成雪花了 。这就是为什么在比0℃略低的天气就能看到飘雪的原因 。雪花的形状与过冷水的异质形核过程和后续生长过程中水分子的附着都有关 ， 由于这些过程都不好跟踪（水对现代分析技术来说是个很麻烦的对象） ， 这其中的微观过程就一直未能确立 。注意 ， 对处于一定温度下的、具有一定过饱和度的水蒸气 ， 人们可以通过播撒碘化银等物质的颗粒让水蒸气形核长成雨滴 ， 也即我们掌握了人工增雨的技术 ， 可是我们却不知道如何实现人工增雪 。冬天的冻雨对于植物来说是灾难性的 ， 如果有一天人们掌握了人工增雪技术 ， 那无疑是地球人的福音 ， 而这需要我们彻底地理解雪花的生长过程 。
对美丽雪花的现代科学意义上的理解 ， 始于一个农民的好奇心和追求 。
本文选自《一念非凡—科学巨擘是怎样炼成的》 。该书由外语教学与研究出版社出版 ， 入选我社“中华优秀科普图书榜”2018年第一季度“成人原创”榜单 。
【本特利——给雪花照张相】来源：北京邮电大学出版

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