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二十八美丽的雪花与恐怖的病毒（第1页）

二十八、美丽的雪花与恐怖的病毒

早上起来，觉得有些奇怪，窗外的光线似乎过于明亮，家里也静悄悄的。看看时间6：30，并没有比往常晚。轻轻拉开落地的窗帘，哇！好美的雪景！一夜悄无声息的雪，把一切都埋在雪白之中。对面楼里窗户放出的灯光显得那么温暖、那么柔和。房顶像是加盖了一床厚厚的被子，地上成排的汽车完全看不出原来的形状，就像是一堆堆巨大的雪白馒头。

家里有学生，每天都要早起。孩子上学很辛苦，孩子的妈妈、爷爷奶奶更是辛苦。他们起床都要比孩子早，准备好早点，送孩子上学校。一般而言，我不需要这么早起来，只是昨日难得一次回家吃晚饭，早早上床睡觉，今天也就醒得早了。

猛然想起今天是周六！爸爸轻轻拍了一下自己的脑门，暗自笑了笑，怪自己这一段时间都忙晕了。

悄悄打开孩子的房门，发现孩子也醒了。

“外面下了好大的雪耶！”爸爸轻声说，妞妞擦擦还有些惺忪的两眼，坐了起来。“是吗？”一骨碌爬起来，到窗户边，撩开窗帘往外望。“啊！太好了！我要去找小戴同学打雪仗！”

爸爸赶紧拉住妞妞，“吃完早饭再去也不迟啊！”心里想，今天的趣味数学是不是就从雪花讲起了。

吃完早饭。爸爸和妞妞有一小段休息时间。爸爸就开始了今天的趣味数学。“你知道为什么雪花都是六角形的吗？”爸爸问。妞妞摇摇头。

“严格地说雪花的基本形态是六角形的片状和柱状，只是由于柱太扁，我们看到的基本都是雪片。”爸爸说。

“水汽结晶属于六方晶系，也就是都呈正六边形。美丽透亮的水晶也如此，只不过水晶主要成分是二氧化硅（SiO2）晶体，冰晶是水（H2O）的结晶。六方晶系最典型的形状是正六面柱体。

所有六方晶系都具有四个结晶轴，每根轴就像一根树枝主干，上面可以长更多的枝叶。”爸爸一边说，一边用手指比画。

“其中三个辅轴在一个平面上，以60°的角度相交。你看这样就有了六根树干了。而第四轴（主晶轴）与三个辅轴形成的平面垂直。当水汽凝华结晶时，主晶轴比其他三个辅轴的发育要慢得多，所以雪花多是片状。”

“最短的反而叫主轴？”妞妞看来有些意见。

正说着，妈妈已经把准备好的早餐端到桌上。一家人围坐在餐桌旁，一边喝着热乎乎的豆浆，一边在妈妈刚烤出来的面包片上抹上自己喜欢的东西。妞妞喜欢抹草莓果酱，爸爸喜欢抹些蜂蜜，妈妈则喜欢花生酱。

“这样叫是对所有六方晶系而言的，你不是也见过长长的六角水晶柱吗？它们的主轴就比较长。”爸爸觉得小孩子发现问题的能力在成长。

“要知道每一根轴在长出更多的结晶的时候依旧严格按照三辅一主的模式，夹角严格保持在60°，而且这根长轴要扮演其中一根辅轴的角色。你看，每一朵小冰花都有六片花瓣，有些花瓣像山苏花一样放出美丽的小侧舌，有些是弧形的，有些又是箭形的或是锯齿形的，但都是严格的正六角形。两千多年前我们的古人就说过：凡草木之花多五出，雪花独六出。他们观察真的是很细致。”

“那什么东西是五方晶系呢？”妞妞问。

“晶体根据其在晶体理想外形或综合宏观物理性质中呈现的特征对称元素可划分为立方、六方、三方、四方、正交、单斜、三斜7类，是为7个晶系，并不存在你所说的五方晶系。”听爸爸说完，妞妞有些不好意思了。

“不过正五棱柱我们几何课上是有的。”

“那你知道正多面体吗？”爸爸想到欧拉公式是一个很有趣的话题，今天刚好说说。

“就是相等的正多边形构成的立体吧？”妞妞还是初中生，并没有学到那么多的立体几何知识，不过喜欢博览群书的孩子知道的总还是比较多一些。

“差不多吧。欧拉公式你知道吗？就是简单多面体顶点数+面数-棱数的结果肯定为2。如果用字母来表示，简单多面体的顶点数V、面数F及棱数E间有这样的关系V+F-E=2。”爸爸很担心妞妞没有听说过这方面的知识。

不过还好，妞妞说：“我们老师让我们填过一张表，然后得出过这个公式。”

妞妞的学校是一所著名大学的附属中学。这里的校风严谨，老师认真和细致的程度常常让爸爸很感激。比如，他们每一科的老师每周都会给家长写一封信，说说孩子一周的成绩和不足。再比如，他们对孩子们课外阅读和课外知识的鼓励，等等。

“是不是这样的表。”爸爸吃完早餐，到书房待了一会儿，出来时手里拿着一张写满字的纸。这时候妞妞也用完餐了，正在边喝茶边和妈妈说话。妞妞一看，纸上写着：

V表示顶点数，E表示棱数，F表示面数，V+F-E=2。

“差不多是一样的。我们算过，确实是符合这个规律的。只是我们都不知道这是为什么，按说它们之间是互相联系的。”妞妞稍微迟疑一会儿，“爸爸你能证明这个吗？”

“我可以选一种比较简单的情形来证明一下。”爸爸写下如下证明的时候说：“你一定知道多边形的内角和公式是（边数-2）×180°。”

证明：

将图中多面体的底面ABCDE剪掉，拉开伸展成平面图形，各面的形状、长度、距离、面积等与度量有关的量都发生了变化，而顶点数、面数、棱数等不变，故所有面的内角总和不变。