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　　每当我们听到“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”的诗句，脑海里便会浮现出漫天遍野的茫茫雪景，这是大自然的造化与馈赠，表现了自然之美、洁白之美和纯净之美（图1，冰岛，2001）。

　　常识告诉我们，雪（还有冰）是固态水——水的另一种形态。雪和水的化学成分一样，都是由一个氧分子和两个氢分子组成，分子式为H2O（图2，斯洛伐克，2011）。水也是我们最常见和最实用的物质，是人类和一切生物的生命之源，须臾不可或缺。

　　在我国，雪花有很多别称，如寒酥、寒英、六花、六营、凝雨、琼花、瑞叶、天花、未央花等。雪花的形状很奇特，每片雪花都是一幅精美的图形，同时也揭示了对称和分形几何。科学家认为，雪花的内部结构变幻无穷，人们几乎找不到完全相同的两片雪花，但都有一个共同点：所有雪花的形状无一例外都呈六角形，因此古人有“草木之花多五出，独雪花六出”之说。如果你注意观察，会发现花卉的确是5个花瓣者居多（图3，摩纳哥，1982；图4，中国香港，1997）。

　　1906年，瑞典科学家海里格·冯·科赫（又译为“科克”）在研究构造连续而不可微函数时，提出了如何构造能够描述雪花的曲线，即把一条线段去掉中间的1/3，然后用以它为长的等边三角形的两条边（长度为所给线段长的1/3）去代替，不断重复上述步骤，即可得到科赫曲线，亦称雪花曲线（图5，中国澳门，2005）。这说明，雪花是由一个由等边三角形通过分形的方式一步一步演变而成的（图6，比利时，1966）。

　　科学家发现，每一片雪花都是一个小冰晶，它由大气中的水蒸气凝结而成。而在雪花形成过程中，由于温度、湿度、风速及其他因素的影响，每片雪花每时每刻都存在不同的生长速度，从而形成与之前的雪花完全不同的结构图案（图7，芬兰，2008；图8，斯洛文尼亚，2014）。

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　　日本北海道大学教授中谷宇吉郎1925年毕业于东京帝国大学，人称“雪博士”。他利用北海道天气寒冷多雪的有利条件，拍摄了成千上万幅雪花的照片，并对它们进行研究。根据中谷宇吉郎的观察，雪花的形状主要有7种，其中第一种“六角形雪片”和第二种“六角星形雪花”是最基本的形态。1936年3月12日，中谷宇吉郎成功地研制出人造雪，是世界上首次制作出人工雪、为雪研究作出突出贡献的科学家。1941年，他发表了论文《雪的结晶与生长条件之关系》并获奖（图9，日本，2000）。

　　雪花除了呈六角形的特征外，它还是一幅非常规整而漂亮的对称图形，包括左右对称、上下对称和旋转对称等，有着很高的美学价值，被广泛运用于艺术创作中，是服装设计、室内装饰、建筑工程和其它艺术作品不可或缺的素材（图10，美国，2015；图11，立陶宛，2011）。同时雪花还具有某些象征意义，如象征寒冷的冬天、象征新年来临，也象征西方的圣诞节，通常以圣诞树、圣诞球或圣诞老人表示（图12，瑞典，2015；图13，瑞典，2015），有时还象征冰雪运动和冬奥会等（图14，美国，1960；图15，法国，1967）。

　　美国加州理工学院的物理学家肯·利布雷希特多年来潜心研究晶体生长的分子动力学，揭示了自然界中各种雪花生长的奥秘。有报道说，利布雷希特还制造出完全相同的“双胞胎”雪花。根据利布雷希特的研究，雪花形成的过程是：当云中的一滴水凝结在微小的尘埃粒子周围时，会产生一颗小冰心，这就是每片雪花的开始。这一过程发生在大约-6℃至-15℃之间（低于水的凝固点），灰尘颗粒则是水滴冻结时的内核。紧接着冰晶内核开始捕获附近漂浮的水蒸气分子，这些水蒸气被冻结在晶体上，让晶体得以生长。在大约半小时的时间里，晶体不断变大，直到它变得足够沉重，这时不再有额外的水蒸气被它捕获，晶体从云层中掉落下来。科学家们把这种方式形成的小冰晶称为“雪晶”，而对我们来说，它就是一片雪花（图16，英国，1989）。