霜花草上大如錢

王寶貫

漢朝的韓嬰在他著作的《韓詩外傳》中提到﹕

『凡草木花多五出，獨雪花六出』

所謂六出﹐是指雪花有六瓣﹐不像許多他常見的花（梅花﹐桃花之類）是五瓣。完美的六瓣是六邊對稱﹐而大多數的雪花的確是這種六邊對稱型(hexagonal symmetry)。這種對稱使得每一瓣與鄰瓣的夾角是60度。這六邊對稱型的基本原因來自冰晶的分子結構-在那麼細小的尺度冰晶的結構就是六邊對稱﹐因之以此對稱為基礎而長大的雪花也大都是六邊對稱型。

但是當冰越長越大時﹐周遭的環境自然會對冰的形狀開始產生較大的影響﹐例如下墊面上的形狀的機械力場等因素﹐因此絕對完美的六邊對稱型不可能維持到太大的尺度﹐而往往會產生一些彎曲。但是即使在蠻大的尺度﹐這六邊對稱仍然常常出現。

上圖是前幾天外面溫度攝氏零下27度時﹐辦公室玻璃窗上凝結的霜花(圖的尺度從左到右大約三﹑四公分)。霜當然也是冰晶。您如仔細觀察那幾條長直線的交角﹐就會發現它們也幾乎都是60度(或60的倍數﹐如120度)。