从晶体说起

从遥远的古代起，人类就对美丽晶莹的晶体发生了浓厚的兴趣。中国古代有一本由先秦时期史官修撰的，记载上古帝王、诸侯和卿大夫家族世系传承的史籍——《世本》，书中就有“夙沙氏煮海为盐”、“宿沙氏始煮海为盐”的字句，夙沙氏被号称为“盐宗”。煮海为盐就是海水经过曝晒变成盐。盐是一种晶体，宋代程大昌在《演繁露》一书中，写道：“盐已成卤水，暴烈日，即成方印，洁白可爱，初小渐大或数十印累累相连”，形象地描述了食盐通过蒸发结晶成为晶体的过程，以及所成晶体食盐的形态。据考古发现，我国在5 000年前就已经学会煮海水为盐。可见，那时的人们对晶体和晶体的生成已有了一定的认识。西汉时的韩婴在《韩诗外传》中曾有“凡草木花多五出，雪花独六出，雪花日暴”的句子。可见，那时他已观察到雪花晶体的六重对称性。《韩诗外传》成书于公元前，而在西方，直到1611年，开普勒对雪花进行研究，才发现雪花晶体呈六角形，写成了《论六角形雪花》一文。在西方，古希腊人最早把晶莹剔透的冰叫做晶体，后来又把水晶称为晶体。在古代，晶体这个词是和“美”及“规律”相联系的。古埃及人也是很早就对晶体进行研究的民族。在公元前6000年，埃及人在经营西奈半岛绿松石矿时，已经发现绿松石的美丽和它的几何完整性。公元前4世纪，埃及出版的《论宝石》一书中，描述石榴石晶体的多角形和有规律性的外形。公元前64年出生的斯曲巴在研究印度水晶时，对水晶和冰的相似性印象极为深刻。到了1世纪，埃及人已经有记述人造宝石制作方法的文献。

在自然界中，天然晶体的独特外形，绚丽光彩，让人们惊叹不已，其中尤以钻石为最。1905年，一个名叫威尔士的管理人员，在南非库利南的普列米尔矿山上，看见一块半露地面的东西在闪闪发光，出于好奇，他将它从土中挖了出来，竟然是一块巨大的钻石，重达3 106克拉（621.2克），颜色透明纯净，并散发出淡淡的蓝色光芒，是一块非常好的钻石。这颗库利南钻石是世界上最大的钻石，至今还没有超过它的钻石出现。

库利南钻石后来被分割成9粒大钻石和96粒小钻石。其中最大的一颗叫“非洲之星I ”，重530.2克拉，镶在英国国王的权杖上。第二大的钻石叫“非洲之星II”，重317.4克拉，现镶在英皇王冠下方的正中。

晶莹的六角形雪花

世界上还发现许多晶体洞穴。目前，世界上最大的晶体洞穴为墨西哥奈卡矿洞，里面有大量巨大的天然石膏晶体柱。奈卡矿洞原先是一个大型的金银铅锌矿，矿洞离地300米，1794年已被发现。2000年又在矿洞中发现大量巨大的天然晶体，在红色岩石构成的晶洞中，满是透明的石膏晶体。石膏晶体超过11米，重达55吨，在洞中已经安静地躺了千百万年。

人类虽然从很久远的古代就开始关注晶体，利用晶体，但是，直到17世纪中叶，人们才开始对晶体进行科学研究，并且创立了一门专门研究晶体的晶体学。1669年，丹麦学者斯丹诺通过观察各种石英、赤铁矿等矿石晶体的几何形态，提出同种矿物晶体对应的晶面夹角是守恒的“面角守恒定律”。1784年，法国科学家阿羽伊提出，晶体是由无数像砖块一样的“分子”平行堆砌而成。这个见解可以解释晶体形态为什么会有平的面、直的棱。1809年，德国矿物学家魏斯提出了“晶体的对称定律”，即：晶体上只可能有1、2、3、4、6次对称旋转轴，不可能有5次及高于6次的对称旋转轴。人们对晶体的研究，一步一步进入了晶体学的科学殿堂。

晶体被科学解释为：晶体中的原子按照一定的规律进行重复排列。在三维空间内，晶体中的原子不论通过四方还是六方堆积方式，总能找到一种对称性，同时，其中的任意一个原子，沿某一方向平移一定距离，必能找到另一个同样的原子，如我们熟知的食盐、冰雪、水晶、钻石等。相反，还有一种固体，它其中的分子或原子呈杂乱无章排列，如金属、玻璃、松香、石蜡等，人们将它称之为非晶体。

在1982年以前，人们对固体物质的认识只知道晶体和非晶体。