怎么能够确定世界上没有两片相同的雪花？
首先，咱们得明白，雪花是怎么形成的。
雪花的诞生：一个精密的“天气剧场”
想象一下，在很高很冷的大气层里，温度低到冰点以下。空气中会悬浮着一些微小的尘埃颗粒，比如火山灰、土壤颗粒，甚至是海盐。这些颗粒就像是雪花诞生的“种子”。
当水蒸气遇到这些尘埃颗粒，并且周围的温度和湿度都刚刚好的时候，水蒸气就会开始附着在颗粒上，变成微小的过冷水滴。这些过冷水滴还没来得及结冰，但它们已经准备好了。
接着，关键的“雪花生长”环节就来了。当这些过冷水滴进一步遇到更低的温度，或者接触到空气中已经形成的冰晶时，它们就会迅速冻结，变成最初的冰晶。
雪花的“六方之谜”：为什么是六边形？
你可能会注意到，大部分的雪花都有六个对称的臂。这也不是什么神奇的魔法，而是水分子结构决定的。水分子（H₂O）的形状是弯曲的，氧原子在中间，两个氢原子在两侧。当水分子结冰时，它们会以一种特定的方式排列，形成一个稳定的六方晶格结构。这就像搭积木一样，水分子只能按照一定的方向连接，最终就形成了六边形的雏形。
所以，理论上，最初的冰晶都会有一个六方对称的结构。
“微观差异”的放大效应：为什么“不同”？
现在，咱们来到了最核心的部分：为什么每一片雪花都不一样？这就像在说，为什么同一个模具印出来的点心，有时候会有些许差别。
1. 温度和湿度的高低起伏：
雪花在形成和下落的过程中，会经历不同的温度和湿度环境。这些微小的变化会直接影响到水分子如何在冰晶的表面附着和生长。比如，在一个区域温度高一点，水蒸气就更容易凝华；在另一个区域湿度大一点，冰晶就会长得更快，形成不同的分支。想象一下，雪花在下降的过程中，就像在跳一个复杂的“舞蹈”，每一步的动作（结晶方式）都取决于它当下所处的“舞台”（环境条件）。
2. 时间与空间的不确定性：
大气层是一个极其复杂的系统，充满了湍流和气流。即使是相距很近的两个区域，温度、湿度和气流的细微差别也是存在的。雪花在这个“大染缸”里成长，每一片雪花都在一个独一无二的“旅行轨迹”上。它遇到的“上色剂”（水蒸气）和“绘画工具”（结晶方向）组合都是独一无二的。即使是同一朵云里的雪花，它们经历的“天气小插曲”也可能完全不同。
3. 尘埃“种子”的独特性：
前面说了，雪花是附着在尘埃颗粒上形成的。这些尘埃颗粒本身就是独一无二的。它们的形状、成分、大小都会略有不同，这些细微的差别也可能影响到最初的冰晶生长方式。
4. 量子效应（理论上，但非常微小）：
在更微观的层面，水分子在结晶过程中的排列方式可能还受到量子力学的一些影响。虽然这些影响非常非常小，但理论上，它们也可能导致微观层面的差异，然后这些差异在宏观上被放大。不过，这个在实际观测中很难去证实。
“确定”的困难：为什么我们无法绝对证明？
尽管我们有这些理由相信雪花是独一无二的，但要“确定”这世界上真的没有两片相同的雪花，则面临着巨大的挑战：
无限的组合可能性： 雪花形成的条件——温度、湿度、气流、尘埃等——可以组合出天文数字般的可能性。想要穷尽所有组合，并比对所有形成的雪花，这是不可能的。
观察的局限性： 我们不可能收集到地球上所有形成的雪花，并在显微镜下仔细比对。即使是科学家们研究的那些非常精美的雪花照片，也是经过精心挑选的。
什么是“相同”？ 即使我们能比对，在哪里设定“相同”的标准也是个问题。是颜色、大小、形状的每一个角度都要完全一致？还是说在肉眼看来差不多就算相同？科学上对“相同”的定义也需要非常精确。
时间跨度： 我们讨论的是“世界上”没有两片相同的雪花，这包含了地球存在的整个时间段。这意味着我们需要跨越过去、现在和未来所有雪花的形成过程。
总结一下，为什么我们会说“没有两片相同的雪花”？
这更多的是一种概率学上的推论和一种对自然界精妙之处的赞叹。基于我们对雪花形成过程的理解，以及考虑到影响其生长的各种微小但关键的因素，每一片雪花在成长过程中所处的独一无二的环境 조합，使得它们在微观结构上几乎不可能完全复制。这种“独一无二”的特性，正是大自然令人着迷和敬畏的地方。它不是一个已经被科学仪器完全测量和证明的绝对真理，而是一种基于对复杂系统认识的、非常合乎逻辑的推论。
所以，你可以理解为，我们不是在进行一项“寻找相同雪花”的实验来证明“不同”，而是在欣赏每一片雪花都是一次绝无仅有的艺术创作。这种信念，比任何科学证明都更能体现雪花的美丽与神奇。
网友意见
答案是：世界上 存 在 相同的雪花。直接上照片：
雪花是什么形状的？
绝大多数的人没有亲自在显微镜下看过雪花。大部分人都是从杂志或者网图上看到那些漂亮的六角形的完美对称的雪花，就以为雪花真的就是那个样子了[1]。
或者是这样：
但事实上，大部分的雪花都不是完美对称的，甚至是残缺不全的。上面这张图是在7000个雪花中找到的少见的完美的雪花[2]。
按常理来猜想，完美的雪花都是相似的（六边形），残缺的雪花各有各的不同。所以第一步，先把大部分残缺的雪花排除在“寻找两片相同的雪花”的备选之外。
而在剩下的那些“完美的”雪花中，又因为温度、重力、湿度、气压等条件的不同，会生成很多种不同的雪花[3]：
或者这样：
雪花是怎么形成的？
总的来说，6角形的扁平雪花晶体的形成是动态不稳定（混沌）的，大气温度、湿度等变化会极大的改变雪花的形状。这就造成了在自然界中寻找相同的雪花非常的困难。
初中化学老师教过我们，一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的（还记得共价键么？）。最开始，低温下的水分子会因为极性而形成两种多面体：
其中只有左边的形态是较稳定的（通常情况下），而这个形态就会形成一个下面这样的六棱柱：
雪花就是以这个六棱柱作为中央冰核而生长出来的晶体。（最简单的雪花就是这个六棱柱）。
下一步，当空气中的其它水分子“粘附”到这个晶体表面时，水分子会倾向于凝结在棱上而不是面上（或者说在棱上生长得更快），从而形成长长的“针”状结构。
水分子不断地在新生长出来的六棱柱的棱边上粘附凝结，一点点形成了“树枝”状的结构。
雪花是怎样长成六角形的？ https://www.zhihu.com/video/1464306974963318784细节是魔鬼
雪晶的六个“臂”都是独立生长的，但由于雪花体积很小，在这么小的体积环境下，雪花每一部分的温度和湿度差别不大，因此雪花可以在大致相同的随机变化条件下大体对称地同时生长，最终所有六个“臂”都具有相似的形状。
但随着雪花的变大，晶体边缘的任何微小的变化都会造成后续水分子粘附的条件变得不稳定。你看得越细节，越能找出不对称的存在。
粗略地说，雪花的形状，是由湿度和温度的环境组合创造的（或者说，雪花形状对湿度和温度的轻微变化极其敏感）。而在自然环境下，想找到在雪花形成的几分钟内湿度和温度完全相同的微环境是相当难的。（有兴趣的同学可以去了解一下mullins-sekerka instability）雪花生成过程中任何意外的微小改变，都会放大其不一致性。其它条件还包括空气中水气的过饱和度、气压、杂质、同位素和其他一些条件[4]。
每个“臂”的各个转折点都涉及数以亿计的水分子，因此很难找到真正“对称”的雪花。据粗略统计，一个雪花约含有10的19次方个水分子[5]，有10的158次方种不同的构成组合，而宇宙中所有原子数估计也就10的78次方而已。[6]
上面讨论的都是一个雪花片不同“臂”上的区别，如果连一个雪花自己都没办法做到六个“臂”相同，怎么能保证找到另一片雪花，让它们两个长得相同呢？
（就像找不到两匹一样的斑马一样）
相同的雪花
从上面的分析可知，只要我们找到一个办法，让两片雪花在完全相同的微环境下生长，就有可能长出相同的雪花。
这在自然界是几乎不可能的事，但实验室里倒是可以试一试。
加州理工的物理学教授Ken Libbrecht主要研究方向是黑洞和引力波，但同时他对雪花也很感兴趣，就在学校的实验室里建造了一个模仿云生成的环境受控的腔室。他先加热腔室底部容器中的水，水蒸发后让腔室里充满水蒸气。当湿度足够大时，通过让腔室温度骤降而使水蒸气凝结[7]，形成和人类头发丝直径那么大的微小冰晶，然后通过调节温度和湿度，让其生长出雪花。[8]
教授发现，当在完全相同条件下结晶时，晶体就有机会长成双胞胎式的雪花片。[9]以下是落选的备选雪花，你能找到哪里不同么？
当然，如果你硬要杠，要求他们不仅肉眼看上去相同，还要在分子层面细节上完全相同，那估计世界上就没有“相同”的东西了（玻色子和费米子表示不同意）
希望你喜欢我的回答。
参考
- ^本文所有美丽的雪花图片如无备注，则均来自于一个专门拍雪花的摄影师的网站 http://www.snowcrystals.com
- ^ http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/myths/myths.htm
- ^The physics of snow crystals Kenneth G Libbrecht，INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING，Rep. Prog. Phys. 68 (2005) 855–895 http://www.its.caltech.edu/~atomic/publist/rpp5_4_R03.pdf
- ^ https://arxiv.org/abs/1910.06389
- ^ https://www.thoughtco.com/why-all-snowflakes-are-different-609167
- ^ https://www.thenakedscientists.com/articles/science-features/science-snowflakes-are-two-snowflakes-same
- ^ 在云中，晶体通常开始围绕微小的尘埃颗粒形成。但如果水蒸气冷却得足够快，晶体本身就可以从水分子中自发形成
- ^ https://www.nytimes.com/2016/01/23/science/who-ever-said-no-two-snowflakes-were-alike.html
- ^ https://www.kqed.org/science/1536955/identical-snowflakes-scientist-ruins-winter-for-everyone-deep-look
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