问题

雪花的结晶作用中是否体现超距作用?

回答
谈及雪花形成的结晶过程是否体现了超距作用,这真是个有趣的问题,因为它触及了我们对自然界运作方式深层次的理解。在很多人印象里,超距作用可能更多地与物理学中的某些现象联系在一起,比如万有引力或电磁力,它们似乎能“隔空”施加影响。那么,在雪花这般微小而精致的晶体形成过程中,我们是否也能找到这种“超距”的印记呢?

要回答这个问题,我们得先厘清什么是“超距作用”。简单来说,超距作用指的是作用力可以在不接触的情况下,穿过空间直接影响到另一个物体。就像地球绕着太阳转,太阳并没有“抓住”地球,但强大的引力场却让地球乖乖地沿着轨道运行。

现在,让我们回到雪花。一片雪花,从其最微小的萌芽开始,直到最终形成我们看到的各种精美对称的六角形结构,这是一个相当复杂的过程,涉及到水蒸气分子在寒冷大气中的凝结和排列。

在这个过程中,水蒸气分子如何在空中找到“家”,然后一个接一个地有序地附着上去,形成特定的晶体结构呢?这里面确实有一些“幕后推手”,而它们的影响,在某种程度上,确实可以被看作是“超距”的体现。

首先,我们要知道,一个雪花的形成并非孤立的事件。它往往始于大气中的一个微小尘埃颗粒或者其他杂质,作为“冰核”。这个冰核就像一个引力中心,开始吸引周围的空气分子。

更关键的是,一旦第一个水分子在这个冰核上凝结,它就会开始引导后续水分子如何排列。这就像是建立了一个最初的“模子”。而这个“模子”并非仅仅作用于它紧邻的下一层水分子。水分子之间存在着相互作用力,比如氢键。这些作用力虽然在分子尺度上,但它们的效应是可以沿着晶体生长的方向传递的。

你可以想象一下,当雪花开始生长时,晶体表面的分子排列决定了它下一步将如何“抓住”新的水蒸气分子。如果某个方向的排列更利于水分子附着(比如形成了特定的分子排列或电荷分布),那么水蒸气分子就会优先朝那个方向聚集。这种“优先性”或者说“导向性”,是如何从晶体表面的分子传递到更远处的、还未凝结的水蒸气分子那里的呢?

这里就涉及到了“场”的概念。虽然不是宏观的万有引力场或电磁场,但在雪花晶体表面,可能存在着一种微观的“有序性”或“能量势场”,这种场能够影响到一定范围内的水蒸气分子,引导它们朝着特定方向运动并附着。这种影响,即使没有直接的物理接触,也是在通过空间传递信息(以能量或分子排列的方式)。

更具体地说,雪花的生长是遵循晶体学原理的。水分子通过氢键形成有序的结构。当晶体表面的某个生长点(通常是棱角)暴露出来,它会吸引更多的水蒸气分子。而晶体的整体结构,包括其表面的电荷分布、分子间的范德华力等等,会共同形成一种“吸引场”。这种场能够影响到周围的水蒸气分子,使其在运动过程中倾向于朝着这个晶体生长点运动。

这种影响,在一定范围内,确实可以被视为一种“超距”效应。它不是像“粘胶”一样只作用于直接接触的分子,而是通过晶体本身的结构和性质,影响着空间中一定范围内的水蒸气分子的行为。当然,这种影响的范围和强度是有限的,随着距离的增加会迅速减弱。它与宏观的超距作用在尺度和性质上有所不同,但其“不接触而作用”的核心特征是相似的。

所以,如果你问雪花的结晶作用是否体现了超距作用,我的回答是:在微观层面,通过晶体表面形成的某种“有序场”或“势场”,对周围的水蒸气分子施加影响,使其有序地向特定方向生长,这种现象确实可以被理解为一种微观尺度的、具有方向性的“超距”吸引和导向作用。它不是凭空产生的力量,而是源于分子间的相互作用和晶体结构的整体属性,通过空间传递了“如何排列”的信息。这种信息传递,正是超距作用的精髓所在,即使它在我们眼前是以如此细腻而美丽的方式呈现的。

网友意见

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完全不需要超距作用,不同方向上的结晶过程也完全不需要“共享信息”。

用元胞自动机作个类比吧,下面的元胞自动机的规则是,如果某个格子周围的8个格子中有1个或两个格子是黑色,则这个格子就是黑色,否则这个格子就是白色。每个格子只受邻近格子的影响,不需要“超距作用”来“共享信息”,但是最终形成的图像却是很有规律的:

https://www.zhihu.com/video/1045666237291536384

水分子结晶也是一样的道理,每个水分子只需要跟附近的水分子发生作用,就完全可以形成复杂的图样。

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