雖然說我們現在的科學已經非常發達了，我們知道了很多很多東西，但是我們身邊的東西

是不是真正地被我們完全洞悉了？

張超·國家天文臺《中國國家天文》雜誌 科普作家​

格致校園第24期 | 2020年4月15日 北京

要說人啊，真得有點夢想，說不定什麼時候就實現了呢。

其實我小時候就有這麼一個夢想。當時我看了很多的動畫片，記得有的動畫片片頭會出現很多奇妙的圖案，比如說池谷-關彗星，比如小行星帶，還有一些用顯微鏡去拍攝的畫面，太神奇了。當時我就想了一件事：我什麼時候能有一個望遠鏡或者顯微鏡，那就太棒了。

後來我到了國家天文臺工作，望遠鏡自然就不愁了，但是顯微鏡這件事還真有點難。

其實到了中學都會用到顯微鏡，我們用顯微鏡第一個看洋蔥細胞、口腔細胞；到了高中，還要看有絲分裂、減數分裂。我當時就著急啊，老師什麼時候能借我一臺顯微鏡，我好看看這神奇的微觀世界，那是多爽的一件事，可惜沒有這個機會。

不過後來我發現，如果自己買一臺顯微鏡放在家裡，這些事不都解決了嗎？

上了大學之後，我真就幹了這麼一件事，買了一臺顯微鏡。於是我那個時候第一次看到了這樣漂亮的畫面。

這是藻類，各種各樣的藻類，它在水裡頭遊，各種變化身姿，非常的神奇。這個微觀世界有意思。接下來我就開始繼續我的探索之旅。

我們身邊的微觀世界

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我們探索什麼呢？首先從身邊開始，我們身邊會有一些比較奇怪的東西，雖然平常很熟悉它，但是放在微觀世界就不認識了。

比如說這個東西，這不是金字塔，這是鹽，鹽的微觀結晶。

這個也不是油畫，它是醬油的結晶。

再比如這個，它也不是孔雀的羽毛。它是什麼？它是味精的結晶。

這不是蒼蠅，這個東西比蒼蠅小得多，叫做果蠅。果蠅可是生物裡面非常重要的、對遺傳學有非常大貢獻的一種生物。

小小的果蠅大概也就一兩個毫米，它的眼睛是紅色的，微觀看來是兩個大大的複眼。注意啊，是複眼，每個眼睛是由很多小的單元組成的，非常的好玩。

蚊子長這樣，沒想到吧，蚊子眼睛特別漂亮，五色斑斕的。

看完這張圖我就明白了一件事。什麼事呢，大家有沒有發現，這幾年的蚊子越來越精、越來越不好打了。我記得我小時候徒手抓蚊子、拍蚊子一點事沒有。現在蚊子一見著我，好傢伙，施展兩項技能：第一個隱身，不知道飛到什麼地方，沒了；第二個技能，折著跟頭飛，這是我們長期用電蚊拍，把它們馴精了。

你看這個蚊子的複眼，包裹得滿頭都是，所以它看人是無死角的。你試著逮一個蚊子腿試試，你逮不著。所以微觀上看它的生物特性非常明顯，很清楚。

再比如說這是什麼？螞蟻。兩邊兩個複眼，上面像二郎神，三個單眼。

再比如說，這是一種蜘蛛，它的名字應該叫蟹蛛，像螃蟹的蜘蛛。

這個蜘蛛比較好玩，我們看每個蜘蛛的表情都不太一樣，比如上圖這個很呆萌，還有下面這樣的，你說同樣是蜘蛛，怎麼表情差異這麼大呢？

其實你分析分析它們的長相，以及它們的一些習性的話，你就會發現，這個事情確實有些好玩。

比如剛才呆萌的這種蜘蛛是什麼習性呢？它是喜歡伏擊狩獵的。比如在一朵花上一待，身體顏色一變化，跟那花差不多了。然後就等著，等著獵物來了一逮。

下面這個就不是了，這種蜘蛛叫跳蛛，它不結網，會跳著去捕獵。也就是說，它是一種主動狩獵的蜘蛛。它的眼睛就有點不一樣了，前面兩個像大燈泡似的。為什麼會長成這個樣子呢？

大家可以跟我一起互動一下，做一個小實驗。首先大家把一隻手指伸出來，放在眼前；然後咱們閉上一隻眼，然後用另一隻手的手指去戳伸出的這根手指。多戳幾次，你會發現有的時候，你好像判斷不出手指的位置，會戳歪。這是怎麼回事呢？

你看，我們長兩隻眼睛是有用的，我們有兩隻眼睛，才能判斷一個物體的距離，進行準確的定位。

所以在非洲大草原上我們會看到什麼場景？一隻羚羊在前面狂奔，後邊一隻豹子狂追，你從來沒有看到羚羊回頭看著豹子追吧？因為羚羊的眼睛長在兩邊，它的眼睛視場非常大。但是豹子不是，為了精確定位獵物，它需要看前邊，這樣才能去捕獵。微觀圖景下，就把它們兩個的不同明顯給區分開了。

世界上有很多人喜歡收集各種地方的沙子。這是來自印度尼西亞海灘的沙子，裡邊有好多好多小動物的殘體。比如說三個岔的那是海綿，長得像胡蘿蔔的那是珊瑚，長得像粽子的是有孔蟲。

這個叫星沙，也是有孔蟲堆積而成的沙灘。

這是內陸的沙子，它們來自戈壁灘，裡邊是一些小的瑪瑙球。

再比如說，這是火山口湖旁邊的沙子，裡面有非常晶瑩且漂亮的橄欖石晶體的顆粒。

還有的火山來源的沙粒更漂亮，跟寶石一樣，太棒了。

與雪花結下的不解之緣

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所以說，有一臺顯微鏡擱在身邊，絕對不會嫌生活枯燥無味，絕對不會這樣的。你會探索到很多未知的東西。

我最喜歡探求的是什麼呢？是從天而降的雪花。

但是拍雪花，比起拍前面幾個是難多了，真是難多了。為什麼？咱們想想就知道，雪花一落地會怎麼樣？化了。這我怎麼去拍呀？

當年我在國家天文臺興隆觀測站做過一段時間的觀測。有一天晚上看著天不錯，在月亮邊上出現了一個巨大的圓圈。我一看壞了，這叫什麼？「月暈三更雨，日暈午時風」。這個大圈是一種大氣光象，它告訴我們要變天了。

所以那天晚上我就特別的留神，果不其然，到了半夜下雪了。趕緊關望遠鏡、關圓頂，保護好設備。

得，這一晚上幹什麼？沒什麼可乾的了。當時我就想要不然嘗試下一個實驗，看能不能把雪花給拍下來。

所以當時就拿了一臺顯微鏡，這臺顯微鏡看著平淡無奇，但是經過簡單的改裝之後，就可以拍到很棒的圖像。因為當時非常非常的冷，所以也不用擔心顯微鏡上的雪花馬上就化掉。結果真的就看到了一些非常棒的景象。

不要被我騙了，你怎麼可能在顯微鏡下看到雪花的生長呢？其實這是我看到的雪花慢慢昇華的過程，這個視訊是倒放的。所以說當時非常地驚豔，看到各種各樣形狀的雪花在我視野中慢慢消融，或者說昇華，非常的漂亮。

最開始我拍雪花就是這個樣子，但是後來就發現，如果我把這個顯微鏡揹出去，到各個地方去找雪，感覺就更爽，每個地方雪都不太一樣。

比如說有一次在北京，大概十多年前吧，有一場大雪，這場大雪大概下了兩天一夜。從頭到尾我就開始監測這個雪花的形狀變化。

最開始雪花是這樣。你看這些一個個的，跟非常精巧的六角形小盤子一樣，上面篆刻著一些花紋，裡邊還有一些小氣泡，組成了一種神奇的結構。

然後過一段時間雪花變樣子了，又變成這個樣子了。各種各樣這種紛繁複雜的小結構出現了。有的像蕾絲花邊，有的像一個船舵，有的像一個蕨類植物的葉子，還有的在頂端長出一個小扇子來。

再監測又變了，每一個分支變得很寬。

再監測又變樣子了。

這場雪帶給我很大很大的收穫。不過我還不止於此，我還去新疆追過幾次雪。

這個地方現在已經很少有人去了，這是在新疆的天山果子溝。

可以看到路上積雪非常非常的厚，車堵了五個小時的路。

當時就發現那兒的雪跟北京不太一樣，有一句詩：「燕山雪花大如席，片片吹落軒轅臺」，那裡的大雪真是像一個大鵝毛片下來。

這裡邊的雪是什麼樣的？它的結構比在北京看的更加複雜一些，更加向分支化去發展。

這些雪花慢慢地勾連在一起，飄落下來，形成了一個巨大的雪片，裡邊可能有成百上千個小的雪花構成。

但是還有一次比較有意思，在新疆，我曾經見到過一次彩色的雪花。

有人說不對，雪花不就是透明的嗎？咱們肉眼看是白的，顯微鏡看是透明的。

其實真不是，這個雪花裡面是有顏色的，它的顏色是因為裡面的空氣產生的一些干涉色。

還有一些雪花長成這個樣子，這幾個是我們在東北拍攝的。那一次也非常有意思，那次的氣溫一下降到了零下二十多度，太冷了。我在興隆的時候平常也就零下十幾度。

當時我的策略就是使勁穿，穿完之後我胳膊都放不下去了。身上貼各種暖貼，貼了二十多個暖貼。即便是這樣，也只能在外面大概待個十分鐘時間。

在東北的雪花更加的漂亮，它的結構從上到下，產生不同的變化。

（滑動查看圖片）

這幾個都是在東北長春和吉林拍攝的雪花。

當然有的雪花長得就比較奇怪。你看這幅圖的右上方有幾個小雪花，注意了沒有？

看這個，像不像一個人特囧的臉？這是另一類雪花，但是平時我們並沒有太注意它。

今天我就給大家簡單演示一下，我到底是怎麼拍攝雪花的。

請看，這裡是一臺顯微鏡。這時候我把顯微鏡和相機相連接，再把顯微鏡和電腦也連接在一起，然後咱們看一看裡邊會找到什麼樣的漂亮雪花。現在相機裡面應該是黑黑的一片，我拿出一個我用於拍攝雪花的玻片放在下邊。

哎呀，光不太夠。沒關係，我這裡有一個塑膠袋，還有一個手電筒，「啪」一點就亮了。然後我放在下邊，下面就是見證奇蹟的時刻。

看到雪花了沒有？中間這個，挺漂亮的。往左，往右，它周圍還有很多種類的雪花在這。

但是這些雪花都不是我們日常見到的那種標準的六角形，對不對？

雪花都是六角形的嗎？

有人說，對於雪花，我們知道的就兩件事情：第一件事情是世界上沒有兩個雪花是完全一樣的；另外一件事情就是雪花都是六角形的。難道不是這樣嗎？對不起，還真不是這個樣子。

比如說這一張圖是比較難見的一種天象，它叫做幻日。注意看，在太陽一左一右各有兩個光斑，看到沒有？那個就是幻日。

幻日是由誰形成的呢？是由它們來形成的，這類我們稱之為稜柱或者線軸類的雪花。它們就不是六角形的。

有人還會說，對，不是六角形的，它們是六稜柱，還是六字頭。

彆著急，其實雪花的種類非常非常多，只有很少部分是這種標準六邊形，或者說六個岔的這種形狀。

這張表是現在比較著名的雪花的分類圖，它裡邊一共把雪花分成了100多個門類。其中只有一小部分是真正的六角形。

你再看這裡，咱們熟悉的六角形雪花只有一少部分，中間那個是，左邊那個是，下邊有幾個，其他都不是。

除此之外還有一些更個性的，比如說它。這是我今年（2022年）年初剛抓到的一枚雪花。

我當時一看，這雪花好啊，三角的。

有的是三個岔，有的乾脆就是一個三角。

有四角的，還有這樣四角的。

這太神了吧？！所以說那句話其實並不對，「雪花都是六角的」，並不是這個樣子。

甚至有十二個角的。大家注意看這十二角的雪花，第一個十二角沒問題，第二個十二角，第三個十二角，第四個……好像是兩個雪花疊在了一起。是不是有一種可能，十二角的雪花，實際上是由兩個六角形雪花疊在一起而形成的呢？

這個問題也困擾我很久，不過隨著慢慢的觀測發現，這個問題慢慢有了一個答案。

比如說看這個。這是一次讓我記憶深刻的降雪，就是在北京發生的。當時我在臺裡上班，中午雪下來了，我拿著顯微鏡去拍攝，結果當時有兩位同事就說，「張超，你說你平常也拍雪花，讓我看看你到底怎麼拍的。」我說，「那行啊，看就看吧。」我就帶著他們倆下去了。

我找一個地方就開始用顯微鏡，連接相機，然後讓它製冷。這個剛才沒說，這個必須得冷卻一段時間，如果不冷卻的話就麻煩了，雪花上去就化了。

就在這個時候，有兩朵這樣的十二瓣的雪花，一塊兒落在一個玻璃片上的，這不是我擺的，也不是我PS的，它就落在了一起。我說這個事太罕見了，居然有兩朵十二瓣的雪花一塊兒落了下來。

結果這個時候，我旁邊一位朋友就說了，「張老師你看，你這個胳膊上是什麼東西？」我一看，我胳膊上這個位置，有一個毛茸茸的雪花，我也看不清楚。

我說這樣，我用一個法術——不是法術，技術，咱把雪花粘過來。

這個技術得特別的小心，一般來說，我們在顯微鏡下分離雪花用的是兔毛筆或者小的針頭，那次我冒了險，就拿一個玻片粘這個雪花。粘下來之後放在顯微鏡下一看，你們猜，這個雪花有多少個瓣啊？有二十四個瓣。

來自雲端的禮物

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我大概有十多年的觀測和收集的經歷，到現在得有上千枚雪花，但是到目前為止，到下雪的時候，我依然揹著設備到外面進行拍攝。

因為每一場雪，都會給我不同的體驗。

有的時候出去，這個雪下來之後完全不定型，不結晶，看起來一點都不好看，等了一場雪都沒有什麼好東西；有的時候下雪了以後，有非常漂亮的雪花，枝椏非常繁盛，種類也是我沒見過的；還有的時候就像這種，看到一些我沒見過的品種，就似乎得到了一件非常神奇的東西。

雖然說我們現在的科學已經非常發達了，我們知道了很多很多東西，但是我們身邊東西是不是真正地被我們完全洞悉了？

就像我學的天文一樣。每天我還有看天的習慣，用手機或者小相機看天上的雲。只要看見奇怪的我就拍下來，做天的記錄。

有的時候我會用小玻璃片放在窗臺邊，去接從天上掉下來的微小的流星塵。流星劃過大氣的時候，會因為燃燒出現一些小顆粒，這個小顆粒是微小的隕石，非常非常小。它落下來之後，是可以被我們接到並且去研究的。

這是天上掉下來的禮物，同樣雪花也是這個樣子，它同樣也是來自一個雲端的禮物。它告訴我們高層大氣所發生的很多很多的故事。

所以即便我們現在還是生活在地上，我們還只是仰望天空，但是我們同樣有手段去獲取這些神秘的、未知的，來自天上的資訊。

我想無論是天文也好，還是我做的顯微攝影也好，這種對於未知的探索和神秘的嚮往，估計跟你們是一樣的。

所以我也希望各位，我們一起吧，去探索一些我們身邊已經被我們忽視，但是又非常神秘的世界。

謝謝！