观赏初雪,不如了解一下雪花的由来

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“每每借助灯光抬头仰望永不停歇地飘落而来的雪花时,我都会不由地产生一种错觉,仿佛自己的身体轻盈地漂浮起来升到了天空。因为看不到其他可作基准的参照物,产生这种错觉不足为奇,不过那种感觉却是我迄今为止从未有过的珍贵经历。”8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

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“雪是天上寄来的信”——这是日本物理学家中谷宇吉郎留下的诗一般的话语,它是通过结晶的形状、花纹之类的暗号来书写的。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

在人类关于雪结晶的研究历程中,必定会提到中谷宇吉郎。他是世界上第一个研制出人工雪,做出了突出贡献的雪博士。他以日本北海道的冬天雪景作为工作的舞台,从事着在当时堪称先驱的创新研究。同时,也向人们传达了科学的真谛。8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

为了解开天然雪形成的奥秘,中谷先生曾多次前往位于北海道的十胜岳采集雪花,拍摄了3000多张雪晶照片。日语中有个词叫做“试行错误”,意思是指反复试验,不断试错,直至成功。这是从事科学研究的一个常态。“失败乃成功之母”。在经历了无数次试验失败之后,1936年,在日本北海道大学的低温实验室内,中谷先生成功地研制出人工雪晶,阐明了结晶形成过程与气象条件之间的关系。人类能够挑战自然界的奥秘,并亲手制作出雪晶可谓是一件非常了不起的事情。8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

中谷宇吉郎还是一个文笔优美的散文作家,所作《雪花——来自天堂的信》,至今被许多日文范文读本选录。研究之余,他一边拍摄许多精美的雪花照片,一边将他的研究历程写成了优美的散文。随笔集《雪》就摘选了几篇和雪有关的随笔,记叙了他如何与雪结缘、如何研究雪的历程。其中包括他在北海道大学潜心工作并成功研制出人工雪的过程以及数次前往北海道的十胜岳采集雪花的宝贵经历,反映出作为一名物理学家严谨认真的科学态度。8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

制造雪花的过程,都在这本书中8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

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【书名】雪(「雪」)8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

【作者】[日]中谷宇吉郎8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

【译者】程俐、张宇8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

【责任编辑】张宇8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

【作者简介】中谷宇吉郎(Nakaya Ukichiro,1900年(明治33年)7月4日 - 1962年(昭和37年)4月11日),日本物理学家、随笔家。中谷宇吉郎在显微镜下拍摄和研究了成千上万朵的雪花。发现尽管雪花的形状千姿百态,却万变不离其宗。1936年3月12日他成功地研制出人工雪。中谷宇吉郎是世界上第一个制作出人工雪,并在雪花研究领域有杰出贡献的雪博士。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

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白桦古树的细枝上裹满了轻雾凇,枝桠纵横交错地伸向天空,雪晶穿过枝桠间仅有的空隙静静地飘落下来,其纤细精巧的构造远超我们的想象。到了夜晚,风停了,气温降至零下十五度时,轻盈飘落的雪花显得格外迷人。我走到漆黑的阳台上,用手电筒照向天空,只见无数白色的粉状物从深不见底的夜空中,绵延不绝地飘落下来,一片接着一片。雪花大多都是沿着规则大小的螺旋形轨迹缤纷而下。而且大部分雪花都在灯光的照射下熠熠生辉,呈现出完整的结晶面。十胜岳半山腰的海拔不过一千一百米,位于遥远的北海道内地,人烟稀少。无风的夜晚,这里完全是片漆黑寂静的世界。一部分手电筒光线划过头顶上方的夜空,每每借助这灯光抬头仰望永不停歇地飘落而来的雪花时,我都会不由地产生一种错觉,仿佛自己的身体轻盈地漂浮起来升到了天空。因为看不到其他可作基准的参照物,产生这种错觉不足为奇,不过那种感觉却是我迄今为止从未有过的珍贵经历。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

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起初,只是抱着半消遣的心态着手启动的雪花研究也渐入佳境。屈指算来,攀登十胜岳[1]已是第五回了。我们的落脚点,是北海道一家名叫“白银庄”的山间小屋,靠近泥石流一带,距离吹上温泉[2]不到五丁[3]远的地方。这个地方恰好位于十胜岳的半山腰,将穿越一片森林,海拔高度一千零六十米。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

虽说是雪花研究,但我们目前的主要工作却是用显微镜拍照。因此,显微镜自不可少,照相机、整套显影装置、简单的气象观测仪,乃至便携式暗室等重型货物也需运上山去。此外,每回还需带上一干人等十天左右的食物和点心,这些准备工作也让人焦头烂额。总计重达百贯[4]的行李会被安放在三四架马拉的雪橇上,在雪道上颠簸五个小时,最终送达白银庄,每次运抵那里时,天都已经全黑了。下雪天的行程是最大的难关,只要到了小屋,熟识的老看林人夫妇便会给予我们无微不至的关怀和照顾,让人突然有种到了乡下亲戚家的温馨感。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

这个白银庄,说说是个山间小屋,实则是守林人O老爹的家,一般不对外人开放,所以屋内的布置相当考究。一楼是餐厅兼客厅,外观看似普通山间小屋的屋子正中有个大柴炉,二楼是卧室。奇怪的是,小屋一带不太吹得到风,所以如果你信得过楼下柴炉的暖气,只要在二楼卧室里裹上毛毯,对我们而言,便是最安稳舒适的睡觉场所了。到达那里的第二天,我们会先在屋内楼下一角铺上席子,以防风从墙缝里吹进来,再在上面拉一张便携式黑幕帘,赶造出一间暗室来。然后在其中找个合适的位置放上装有器械的木箱,以便于随时取出或收存显影装置、感光玻璃板等器械。另外,再包租一个餐桌,整个儿拿来作实验台。雪晶的拍摄,在小屋入口处、白桦木做成的阳台上进行,此处也要放个木箱以作实验台。用显微镜拍照需要相当结实且像样的实验台,前面也曾提过,有一种名叫“混凝雪”的宝贝东西。木箱的周围用雪固定,只要向水桶中倒入一杯水,不到五分钟功夫就能完全冻结成一个漂亮的混凝雪实验台。同样,显微镜的拍摄装置也要紧紧粘固在实验台上。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

十胜岳一带,大概可以算是研究雪晶的理想之地了吧。我甚至觉得,或许在世界范围内,这样的地方亦不多见。首先,这里的雪晶有着锐利而鲜明的轮廓,连晶体枝杈这种细微之处都美奂绝伦、纤细至极。翻看世界上任何观测人员拍摄的照片,都不及我们在白银庄观察到的雪晶美丽。其次,这里的雪晶种类繁多,不仅有被普遍认为是雪晶代表的所有六角花形结晶,还有一些鲜为人知的树枝状立体结晶,更有罕见的角锥状结晶和鼓型结晶。鼓型结晶层层叠加,还会形成多层鼓型结晶,上天毫不吝惜地将这些结晶撒向人间。今年二月,这里曾下过一场长达三十分钟的鹅毛大雪,落下来的净是些针状结晶。而且,我们还在这里多次观测到奇异的侧面结晶,这些结晶在迄今为止的世界文献中都未曾提及。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

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不管怎样,雪晶都一定是在温度极低的高空、由水蒸气凝结而成的,所以我们只需模拟它的形成环境即可。起初,我做了一个长约1米的铜板圆筒,将其制冷后,从上方吹入水蒸气。可仅是如此,是怎么也下不了雪的。第一年冬天就在这样的尝试中溜走了。第二年冬天,我做了个更小的铜箱,先用液体空气将内部制冷至零下二十度,再往上面灌入温暖的水蒸气。我并不奢望会出现什么完整的六角花形结晶,第一步只想在铜板表面凝结出结晶的几个枝杈。结果做出来的,净是些类似于寒冷早晨、冻在玻璃窗上的霜花,怎么也做不出伸向空中的结晶枝杈。于是,第二年冬天也转眼间一晃而过。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

在反复尝试的过程中,我逐渐意识到,人工造雪可能是项相当艰巨的任务,要轻而易举地创造出雪花这般尤物,终究还得依靠大自然的鬼斧神工。因为除了实验室里的屡次失败,从那时起,我还开始了去十胜岳体验的生活,这也是原因所在。比起札幌等地的知名结晶,十胜岳半山腰上观察到的雪晶,其精致程度更胜一筹。而且,那里的雪晶不仅种类繁多,纷繁复杂,有时还有很多意想不到的、形状奇特的结晶从天而降。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

类似水晶结晶的六棱柱形状自不必说,连北极探险时首次发现的金字塔形雪晶也屡见不鲜。有时,在这些雪晶棱柱的两端会长出六角型花,形似日本鼓。它们层层叠加,形成昔日的双翼机形状,其浩瀚身姿遍布山野,这种情况亦不罕见。生活中若总是与这些结晶相伴,便会在不知不觉中被自然的神秘所折服,我甚至觉得,试图人工制造雪晶的做法,是对自然的一种亵渎。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

第三年冬天,碍于惰性,我依旧重复着之前的实验。其间我突然有所顿悟,便将冰冷的铜板表面倒过来置于上方,在其下放了个装有水的器皿。水蒸气从水面蒸发,在自然对流的作用下升腾而上,凝结在铜板表面。结果,从铜板表面开始纷纷落下些白色的粉状物。用显微镜一瞧,是一些类似于雪晶的碎片。这样的事,为什么我就没有早点注意到呢?为了让水蒸气合理地遍布结晶体的每个角落,采用自然对流的办法是最好的,想来这也算不了什么。就算是自然界,也一定是天在上,地在下的。但是,要上下倒置、纵横交换,却是出乎意料地困难,这些也都不仅限于物理学的研究范畴。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

第四年冬天,因为去年取得的实验成果,令我精神大振。虽然我还在进行同样的实验,但要得到自然雪晶般晶莹剔透的结晶总还差那么点儿火候。想来这也正常,自然条件下,空气受冷,在对流和辐射的作用下,达到结晶时所需的温度,晶体便开始生长。要满足这个要求,最简单的方法就是将整个房间制冷。所以,意识到天上并不存在铜板的事实,又花了我一年的时间。于是,问题重返原点,得出了这样一个极其平凡的结论,即只要能模拟出天然雪晶形成的条件即可。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

恰巧,从今年春天开始,我工作所在的北海道大学造了间可以把温度降到零下五十度的低温室。我在低温室中,通过合理利用水蒸气的自然对流作用,尝试着制造雪晶,不料想竟轻而易举地造出了不逊于天然雪晶的漂亮雪晶碎片。所谓碎片,是指在金属或木头表面凝结而成的结晶,真正的雪晶应有六个枝杈,我造出了其中的两三个。如果单从结晶的形状而言,长出两三个枝杈就应该可以了。可不知怎的,我偏偏就想造出与天然雪晶一模一样的六角花型雪花,否则就不甘心。于是,我拜托助手S君在极细的毛梢上继续培养结晶。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

两三天后,S君告诉我说:“果然造出雪来了”。我听后匆忙跑进低温室,只见兔毛梢上的六角花型结晶泛着白光。我轻轻取下它,拿至显微镜下观察,这新鲜出炉的雪晶竟然比天然雪晶还要逼真。 8tu每天发布大量与生活相关的资讯平台

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