很多科学家热衷于研究雪花。早在1611年，德国天文学家约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)就称，每一片雪花都呈现六边形结构。法国哲学家和数学家勒内·笛卡尔(Rene Descartes)最先观察并记录了雪花的形成。发明家罗伯特·胡克(Robert Hooke)也描述过雪花的结晶。20世纪30年代，日本物理学家中谷宇吉郎成为第一位研究雪花结晶过程的学者，制造了第一片人造雪花。

第一片人造雪花

生活在北海道的中谷宇吉郎制作了3000多张雪花的显微镜照片，他将照片里的雪花按照气候条件、外观分成七大类和无数小类。

在这个过程中，中谷宇吉郎觉得有必要造一片人造雪花。从1933年开始，他试着在实验室里用棉线做冰核，用双层中空玻璃管制造水蒸气，然后冷却。结果却失败了，冰晶顺着棉线长成了毛毛虫的形状。中谷宇吉郎的低温科学实验室在1935年成立，他继续试验多种冰核材料，发现毛线效果要好于棉线，但仍然无法形成理想的雪晶。一次，他发现挂在实验室的一件兔毛大衣的毛上挂着一片小雪花。1936年，他终于在单根兔毛尖上做出了一片雪花。随后，他控制环境条件，又做出了不同的人工雪晶。

在此基础上，他发表了在不同水汽、温度和超饱和状态下的雪花分类图。

设计师雪花

当代的“雪花人”要算美国加州理工学院的物理系主任肯尼斯·利伯瑞齐(Kenneth Libbrecht)教授。他之前一直学习太阳天文学，不过雪花的种种属性更吸引他，他不仅出了4本有关雪花的书，还一直致力于制造雪花。他将自己的作品称为“设计师雪花”,称自己是“雪花艺术家”。“因为我可以通过改变晶体生长的温度和湿度来设计雪花的最终的形状。”利伯瑞齐教授说。

早在1977年，利伯瑞齐教授就对中谷宇吉郎使用的技术进行优化并制作了第一批雪花。后来他不断改进方法，尝试用通电金属线、基片等制造雪花。

利伯瑞齐教授先用生长冰箱在-15℃左右培养出一批小的六棱柱形冰晶：在冰箱底部，水受热后释放出水汽，形成了超饱和空气条件；然后，将干冰洒进去，冰箱中的水汽被冻结成了无数小冰晶，这跟人工造雨的原理是一样的。这时，如果打进一束光，就可以看到晶体面上的反光。一两分钟后，晶体长大，掉落到冰箱底部。

掉落限制了晶体成长，所以利伯瑞齐教授将这批小冰晶移到另一个箱子中的一个蓝宝石基片上(相比玻璃，蓝宝石划痕较少)。然后，他将潮湿的空气由上而下吹到冰晶上，同时显微镜上的照相机可以将实时柏片传到旁边的电视监控上。冰晶生长的时间少则15分钟，最长可达2～3个小时。

利伯瑞齐教授说，这就像是在做一种新型的冰雕，不过冰雕是在冰上雕刻，而他做的则是加入水蒸气。“我被冰生长的法则吸引。当然，我不能塑造任意形状，但是我可以制造一些好看的雪花。”相比自然生成的雪花，人造雪花的边缘和切面都很清晰，因为自然生成的雪花离开云的时候会蒸发一点，边角往往被磨圆。

隐藏的美丽

是什么吸引了一个又一个的“雪花人”?不论是在兔毛上，在载玻片上，还是在电线上生成的雪花，都有着神奇的魅力。它们从一团水雾长成大小不一的晶体。支撑它们的只是中间的一个头发丝大小的冰晶。

晶体在我们生活中应用广泛，电脑的中央处理器用到的晶圆来自硅晶体，激光的产生也来自晶体，晶体在工业中的应用能列出一长串名单。我们可以通过研究雪花的物理性质，了解分子如何聚合形成晶体，也许可以用同样的原理生成新的晶体材料。

雪花的形成也反映了大自然奇妙的制造规则。自然的事物可以自我建构，如细胞可以生长和分裂，形成复杂的组织，雪花也是。雪花来自空气，却能长成令人惊讶的形状。

最平常的雪花也许能揭示最基本的科学道理，“雪花人”只是被这大自然奇妙的法则吸引，他们并不是想着制造出更好的人造雪、更好的奥运会比赛用冰面、更大的钻石或者更快的计算机。在雪花中，蕴藏着很多秘密，比如：分子如何有秩序地入位形成晶体?这个过程需要多长时间?它是否随温度而变化?如果有化学杂质混入冰表面会发生什么?