为什么说没有两片一模一样的雪花?

记得小时候老师让我们自己观察过…但是现在想想,当时观察的样本太少了吧……毕竟,一捧雪就要数千万的雪花,不是吗?

世界上“没有两片一模一样的雪花”的说法,有科学根据吗?

今天早上走在大雪地里的时候想到的。

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10个答案
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老猫分子生物学准博士,天文爱好者

2014-02-07 11:12

雪花是水蒸气在低温条件下形成的冰的晶体,一开始形成时只会形成简单的六角形薄片晶体——因为冰属于六方晶系,这决定了它的六次对称,而它的Z轴生长很慢,这决定了它是薄片。

接下来就是一个晶体生长的话题——因为空气中的水蒸气充足,因此晶体生长速度非常快。根据结晶学的规律,晶体的角是生长速度最快的,因为三个维度都能堆积成矿分子;其次是棱上,这里有两个维度;生长最慢的是晶面上,这里只能一维生长。因此在矿物(包括冰的晶体)快速生长,而成矿环境发生突然变化的时候,会发生晶面来不及填充的现象——这在矿物学里叫做骸晶。

雪花是典型的骸晶,它形成于水汽充足而且温度足够低的高空,但是随着雪花的降落过程,它会经历一系列温度及湿度的变化,每一次变化都会导致晶体的结晶方式发生变化,而且每片雪花经历的环境变化都可能有所不同,毕竟雪花飘落的过程本身就是一个巨大的随机过程。在这个过程里,雪花虽然一直是按照六方晶系的规则发育,但是不论是晶面发育的不充足程度,还是分支的粗细,以及次级乃至三、四级分支的发生与否,发生位置,都是随机发生的,理论上来说雪花的形状的确是有无穷的可能性的。

即便不是雪花,不带有那么多的随机过程,地球上形成的矿物晶体也很少见外形一致的孪生兄弟。就算你找出两颗宏观上看毫无区别的盐粒(盐属于等轴晶系,理想状态下都会形成最最简单的立方体),在微观条件下我们都有可能发现它们存在不同的晶体缺陷。毕竟虽然盐粒的数量可以非常巨大,但是组成盐粒的分子更多。

当然你可以把问题限制在宏观条件下,考虑到雪花数量巨大,找到两片差不多的应该也不是没有可能。不过要完成找到两片一样的雪花这个任务,我们要面临的难题除了结构复杂变数多之外,还有一个巨大的挑战——记录、保存雪花太过困难了,就算你找到了一片看上去差不多的雪花,迎接你的很可能是一个“死无对证”的结果。

Tips 1:在高空中雪花刚刚结晶还没有经历种种坎坷路程之前,找到一样的雪花的概率更高。

Tips 2:在同一场雪中发现相同雪花的几率应该更大,因为在这批雪花的成长过程中,经历的环境变化更为相似。

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moogee果壳网主编,科学松鼠会成员

2014-02-07 11:32

在分子层面上。。。

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索拉动漫控 二维设计师

2014-02-07 14:58

微观层面 就没有一样的东西。。。

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空间的三位位置不同啊。。。不能占据一个位置……

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zonniebunny外星人友好协会会长

2014-02-08 11:51

没有,就像是世界上没有两片一模一样的叶子是一样的道理。

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全世界有60多E人,600多E 手指指纹,也不会有一样的指纹吧

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你看得见我教育无边界字幕组概率课组长

2012-12-03 09:17

听老师说:“根据莱布尼茨原理,完全相同的东西就是一样东西,如果世界有两片一模一样的雪花,那么它们就是一片雪花。”

莱布尼兹说的这话,要求两个物体所有属性都相同,讨论里面有人指出“全同粒子”,我对这个概念不太熟悉,全同粒子是指具有同样质量,能量,占据同一个空间位置的粒子吗? 对量子理论的解释中,有一种解释说,没有绝对的空间位置,即两个物体可以同时出现在同一个地方……

不太清楚为何有诸多人点了反对 那些点反对的人 能在讨论时留下个理由吗?

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支持者: 风华正茂_44174

虽然不懂上面在说什么,但是好像很厉害的样子。

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