雪花是誰(shuí)設(shè)計(jì)的

張道一（東南大學(xué)，江蘇 南京 210018）

本文談雪，由雪談到雪花，由雪花聯(lián)系到幾何形圖案，最后是討論大自然的規(guī)律與藝術(shù)的創(chuàng)作設(shè)計(jì)。許多年來(lái)，對(duì)此常思不斷，卻又得不到準(zhǔn)確的科學(xué)解釋?zhuān)械接斜匾芯壳宄Ｒ虼?，提出了“雪花是誰(shuí)設(shè)計(jì)的”？

在現(xiàn)實(shí)生活中，人們總是贊美“風(fēng)調(diào)雨順”和“雪中送炭”之類(lèi)的成語(yǔ)。風(fēng)雨，雨雪，雪泥，也常常伴隨著人的活動(dòng)，出現(xiàn)預(yù)料不到的景象。而當(dāng)雪的潔白染遍了大地，又會(huì)使人引起不同的美好聯(lián)想。

古人有“三才”之說(shuō)，即指“天、地、人”。所謂陰與陽(yáng)為“立天之道”；柔與剛為“立地之道”；仁與義為“立人之道”，用以構(gòu)成“八卦”而占吉兇。現(xiàn)在看來(lái)，“天、地、人”的三個(gè)方面，“天”大無(wú)邊，即宇宙，“地”是它的一部分，而“人”在地球上生存與活動(dòng)。古人對(duì)“天”的解釋多靠想象，形成了神話。譬如由氣候變化所形成的風(fēng)、雨、雷、電，在漢代的畫(huà)像石中，都畫(huà)成了如人形的神仙?！帮L(fēng)伯”矮胖，吹出的氣流能把人家的房屋吹倒；“雨師”是提著一個(gè)水桶，將天上的水倒向人間，變成了雨。那雷聲是由幾個(gè)人形的神，拉著有棱角的巨石滾動(dòng)，發(fā)出的聲音。不可解的是，一個(gè)人跪臥在地上，由另一個(gè)人拿著斧鑿，在那人的背上鑿出火花，大概就是閃電。這些想象并不復(fù)雜，但不見(jiàn)雪花是怎么產(chǎn)生的。

原來(lái)，雪花的形成已在“天”外，好像不屬于風(fēng)雨雷電之類(lèi)。

漢代劉熙《釋名》說(shuō):“雪，綏也，水下遇寒凝綏，綏然下也?！苯椡ㄍ祝麓怪?。

《詩(shī)經(jīng)·邶風(fēng)·北風(fēng)》曰：“北風(fēng)其涼，雨雪其雱?！彪劊暄┖苁?。

《大戴禮》曰：“天地積陰，溫則為雨，寒則為雪?！?/p>

韓嬰《韓詩(shī)外傳》說(shuō)：“凡草木，花多五出，雪花獨(dú)六出。雪花曰霙?！保ā短接[》十二引），霙，音“英”，即雪花，亦指雨雪雜下。

及至后來(lái)，《太平御覽》十二引《宋書(shū)》曰：“大明中元日，雪花降殿庭，右將軍謝莊下殿，雪集衣白上，以為喜瑞，群臣皆作雪花詩(shī)?！?/p>

以上所記，只是雪花的大體模樣。潔白的薄片，呈六角形，體積很小，落地即融化，看不清細(xì)微的結(jié)構(gòu)。有似花而非花。

由此看來(lái)，雪花是由水遇低溫而變成的。但是怎么變的，是在高空中。誰(shuí)也看不見(jiàn)，只有少數(shù)的科學(xué)家解了迷。它的體積很小，一片雪花還不到一厘米。人們所形容的“鵝毛大雪”已是很大的了。古人關(guān)心氣候等的變化，潛心研究天文。根據(jù)地球繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的變化規(guī)律，將一年分成春、夏、秋、冬四季，又由此分出“二十四節(jié)氣”。兩千多年來(lái)，對(duì)于人民生活，尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，“春耕、夏耘、秋收、冬藏”，是非常重要的。

在“二十四節(jié)氣”中，有“小雪”和“大雪”。兩個(gè)節(jié)氣在“立冬”之后、“冬至”之前?！靶⊙痹谵r(nóng)歷十月中，預(yù)告黃河流域開(kāi)始降小雪了；“大雪”在農(nóng)歷十一月中，所謂“大者盛也，至此而雪盛矣?！秉S河流域已漸有積雪。

我國(guó)北方的大雪，有的積得很厚，使大面積的土地變得雪白。人們面對(duì)這種景象，稱(chēng)作“瑞雪”。農(nóng)民預(yù)祝豐年，詩(shī)人頌歌壯觀，孩子們塑雪人和玩雪球，不一而足。然而，造型藝術(shù)除了畫(huà)模糊的“風(fēng)雪”“積雪”之外，很難把握住具體的形象；唯獨(dú)能夠發(fā)揮的是語(yǔ)言的想象。藝術(shù)貴夸張。劉勰在《文心雕龍》中稱(chēng)作“夸飾”，謂“因夸以成狀，沿飾而得奇”。但是，當(dāng)詩(shī)人觸景生情，或是因事產(chǎn)生聯(lián)想，甚至發(fā)揮想象，而激情爆發(fā)時(shí)，可能顧不得理論的分寸。我讀大詩(shī)人李白的詩(shī)，對(duì)于有些詩(shī)句，就有如此感覺(jué)，為之震動(dòng)。

白發(fā)三千丈，緣愁似箇長(zhǎng)。

海水直下萬(wàn)里深，誰(shuí)人不言此離苦？

燕山雪花大如席，片片吹落軒轅臺(tái)。

君不見(jiàn)高堂明鏡悲白發(fā)，朝如青絲暮成雪！

就這樣，上千年來(lái)，絕大多數(shù)的中國(guó)人，對(duì)于冬天的“雪”，只是認(rèn)識(shí)它的表面：是由水形成的白色薄片，體積很小，形有六角，遇暖則化成水。數(shù)量很大，可隨風(fēng)漫天飛舞，在北方積雪很厚，有的形成“雪泥”。大都有利于農(nóng)業(yè)，有“瑞雪饒豐年”之說(shuō)。然而，如此這般還不能算作藝術(shù)。

作為幾何形圖案的雪花，在于它的六角形結(jié)構(gòu)，和細(xì)微的點(diǎn)線組合，對(duì)稱(chēng)而平整，可惜太小，視而不見(jiàn)。是科學(xué)家借了儀器的觀察，才解開(kāi)了這個(gè)謎。

圖1 雪花

若干年前，作為科學(xué)常識(shí)，我曾讀過(guò)關(guān)于雪花形成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的介紹文章，現(xiàn)在記得的有葉民權(quán)寫(xiě)的《雪》和田夫摘譯的《雪花——來(lái)自天空的信息》，但忘記了具體的出處。這兩篇文章對(duì)我?guī)椭艽?。田夫介紹說(shuō)：1637 年法國(guó)大科學(xué)家勒內(nèi)·笛卡兒開(kāi)始研究雪晶體時(shí)，曾作過(guò)這樣的描述：“它有六片小齒，宛如鐘表的齒輪，其形態(tài)構(gòu)造之完美和勻稱(chēng)同人們所能想象的毫無(wú)二致。”幾百年后，現(xiàn)代物理學(xué)家開(kāi)始解開(kāi)雪花圖案之秘。

雪花在空中形成，是一片片的冰晶體。

在離我們地面幾百米以至上千米的空中，稱(chēng)作大氣層。在大氣層中飄浮著許多雜質(zhì)的微粒和塵埃。這些微粒依附在水汽中，凝成微小的水滴或直接凝成微小的冰晶。它們被上升的氣流托住而形成云。高空的云大都由冰晶組成，低空的云大都由微小水滴組成。由于氣流的上升運(yùn)動(dòng)，使得小水滴變成大水滴，當(dāng)水滴達(dá)到氣流托不住的時(shí)候，便降落地面，這就是下雨。如果氣溫很低，在攝氏0 度以下，空中的水汽就可以直接凝成雪而飄落，這就是下雪。

圖2 雪花微距攝影

圖3 雪花微距攝影

圖4 雪花裝飾圖案

雪花為什么都是六角形呢？

這是同結(jié)晶現(xiàn)象有關(guān)。任何一種晶體都有特定的形式。由結(jié)晶質(zhì)構(gòu)成的物體叫做“晶體”。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的原子、離子、分子，都有規(guī)律的在三維空間重復(fù)排列而組成一定型式的晶格，相應(yīng)的在外形上表現(xiàn)為一定形狀的幾何形多面體，稱(chēng)作晶面。晶面之間的“晶棱”形成大的晶體形狀。晶體都有一定的對(duì)稱(chēng)性，并且各自不同。晶體按照對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)分類(lèi)，晶族中又有晶系，非常復(fù)雜。晶系中有三方（三角、菱形）、四方（正方、四角）、六方（六角）。譬如，食鹽的晶體是正方形的。我們所談的雪花，其結(jié)晶形態(tài)是六角形。所以，所有雪花的形狀都是六角形。

為什么雪花的花紋無(wú)一相同呢？

西方有一句格言，說(shuō)是“沒(méi)有兩片相同的雪花”。是因?yàn)樗鼘?duì)溫度的反應(yīng)很靈敏。大氣層也在不斷變化，這使得正在降落的雪花晶體碰上了易變的環(huán)境，常常彼此重疊，組成各種各樣極為復(fù)雜的晶體，美麗而無(wú)一相同。

雪花為什么是白色的？

我們知道，水是無(wú)色而透明的，變成了雪以后卻是白色，是因?yàn)檠┗ㄖ袏A有空氣，而且是因有復(fù)雜的雪晶構(gòu)成，能把光線以及向不同方向直射的緣故。雪花的白色是純潔的，人們以“雪”借喻白色、純潔、洗除、擦拭，是個(gè)美好的用詞。

長(zhǎng)久以來(lái)，有不少?gòu)氖滤囆g(shù)設(shè)計(jì)的人，沒(méi)有注意到這種雪花的圖像?？戳丝茖W(xué)家用儀器放大了的雪花，無(wú)不承認(rèn)是優(yōu)美的“幾何形圖案”。遺憾的是，實(shí)在的雪片太小了，用肉眼幾乎看不見(jiàn)上面的花紋。我們現(xiàn)在所能見(jiàn)到的雪花圖案，都是科學(xué)家用顯微鏡放大的。科學(xué)家對(duì)于實(shí)在雪花所取得的數(shù)據(jù)是：

雪花的大小，每片在0.05-4.6 毫米之間。

雪花的重量，大雪片可達(dá)0.2-0.5 克；

小雪片只重0.0001-0. 003 克。

看了這些資料，或有人說(shuō)：雪花的“圖案”，為什么這樣小，叫人看不見(jiàn)？請(qǐng)不要忘記，這不是設(shè)計(jì)家的作品，而是大自然所形成的冰晶體。所謂“自然”，亦即天然，不是人為的。如王充《論衡》說(shuō)的：“天地合氣，萬(wàn)物自生”。自然界的萬(wàn)物，從生長(zhǎng)到發(fā)展，各有自身的規(guī)律。雪花之圖，被看作“幾何形圖案”，確實(shí)頗有藝術(shù)意味，是由幾何形所引起的巧合。雖然對(duì)于自然科學(xué)而言不是藝術(shù)，但在藝術(shù)看來(lái)，卻是有助于藝術(shù)的幾何形研究，并由此進(jìn)入寬闊的裝飾圖案世界。

以上，雪花一路走來(lái)，由微小的水滴在大氣中變成了冰晶體，最后成形。是科學(xué)家揭示了那肉眼看不清的結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家研究雪花，持有更重要的目的，并非是說(shuō)明雪花的形成而了事。它使我們認(rèn)識(shí)到，大自然創(chuàng)造萬(wàn)物，有其自身的規(guī)律，不以人的意志為轉(zhuǎn)移。雪花之形，看起來(lái)帶有藝術(shù)的韻味，是因?yàn)槟菐缀涡蔚慕Y(jié)構(gòu)與骨式、微飾等，因而稱(chēng)為“圖案”。并不是誰(shuí)模仿了誰(shuí)，而是規(guī)律所然。是小規(guī)律遇見(jiàn)了大規(guī)律。

自然的規(guī)律是大規(guī)律，包括了宇宙的所有變化。我們?cè)谶@里遇到的，只是冰晶體與對(duì)稱(chēng)的幾何形。研究圖案，對(duì)稱(chēng)與平衡的“形式法則”很重要，用途也很大，即所謂“同形等量”和“異形等量”的處理，不僅是方法，也是個(gè)理性的觀念。一個(gè)小小的圖案是如此，如果擴(kuò)大開(kāi)來(lái)，在人物、動(dòng)物、植物等方面，其形體的結(jié)構(gòu)不也是如此嗎！可說(shuō)是處處事事、大大小小，都存在著對(duì)稱(chēng)和平衡。

看到了雪花的真面目，它的“圖案”確是有特色的。但這并非是大自然的目的。它造了社會(huì)的一切，各種不同的藝術(shù)，包括圖案在內(nèi)，均是由人的智慧所創(chuàng)造的。那么，反過(guò)來(lái)說(shuō)，雪花圖案會(huì)給我們什么啟發(fā)呢？

我以為有兩點(diǎn)值得注意，一是雪花圖案的定格。雪花圖案就是雪花圖案，細(xì)部可以增減，但六角形不能改動(dòng)。如果參照雪花圖案另創(chuàng)新圖，當(dāng)然是可以的，那就不能冠以“雪花”之名了。

二是圖案的研究者與實(shí)踐者，應(yīng)注意觀察微觀世界和宏觀世界，可以間接取得資料，思考圖案的設(shè)計(jì)問(wèn)題。我們所看的雪花雖小，但它是獨(dú)立成形的，容易被注意。除此之外，有很多單獨(dú)的和連續(xù)（主要是四方連續(xù)）的花紋，僅僅是某一物體表面的局部，反而不被注意。如人手的“指印”，是很復(fù)雜的渦旋紋；魚(yú)類(lèi)的體表是圓弧形的連續(xù)紋，以及鳥(niǎo)的羽毛等。所有這些，都可成為設(shè)計(jì)圖案的意匠資料，或者從中得以啟發(fā)，產(chǎn)生新的構(gòu)想。研究圖案和設(shè)計(jì)圖案，都要放寬開(kāi)眼界。畫(huà)家常用一句格言:“外師造化，中得心源”，這是很重要的。但是，造化萬(wàn)全，非獨(dú)為一。當(dāng)風(fēng)卷雪花，漫天飛舞的時(shí)候，我就感到造化在施展它的萬(wàn)能，不知有什么新的創(chuàng)意了。

藝術(shù)設(shè)計(jì)的法則，與大自然的規(guī)律是相通的。

2021 年12 月7 日“大雪”節(jié)氣，南京無(wú)雪。

12 月21 日寫(xiě)訖。