论晶体结构中的美学

第1页共8页题目(中)姓名与学号年级与专业所在学院第2页共8页论晶体结构中的美学摘要...................................................................................................31.晶体结构中的对称美.........................................................................42.晶体结构中的简单美.........................................................................53.晶体结构的和谐统一的美..................................................................64.晶体结构的缺憾美............................................................................6参考文献：.........................................................................................7致谢：................................................................................................7第3页共8页论晶体结构中的美学摘要晶体正是这样一种神奇的物质，它并非大众所理解的枯燥无味，死板僵化。它符合美的特性，法则，是科学与美学的完美统一，是人类在科学界发现的近乎美到极致的艺术品，晶体具有对称美，简单美，和谐统一的美，缺憾之美。是上天借科学之手，带给人类的又一次美的体验。关键词：晶体,美，对称，简单，和谐，统一。科学与艺术相互渗透、交叉与融合，是当今科学的发展趋势。美，不仅仅是艺术品的特权。无数哲学家、美学家都没有对何为美得出完全统一的结论，然而能使我们心灵产生震撼、感动并有所感悟和收获，想去追求和理解的事物，又何尝不是美的。晶体正是这样一种神奇的物质，它并非大众所理解的枯燥无味，死板僵化。它符合美的特性，法则，是科学与美学的完美统一，是人类在科学界发现的近乎美到极致的艺术品，是上天借科学之手，带给人类的第4页共8页又一次美的体验。1.晶体结构中的对称美对称性是人们在长期认识自然和审美活动中所产生的观念。其在科学创造和研究中有着重要而又奇特的作用，是美的一种最直接最和谐的展示。如数学解析结合中的图形与方程对称性、点与磁的对称性，万有引力与静电力间的对称性都具有各自的美学形式。而本论文所论述的晶体结构，也是具有完美的，给人以美的感受的对称性。在一些生长的比较完整、外表充分发展的晶体中，外形具有独特的对称性。微观结构清晰可辨，其对称性也可从热膨胀.弹性模量和光学常数等反应，本文只讨论具体结构视觉可见的，清晰明了的对称性质。晶体本身结果具有多种对称要素，晶胞是晶体中的最小单位体，是晶体结构的高度表现形式，无数相同类型的微小晶胞组成了肉眼可见的真实晶体。其周期性对称性的组成方式，就是对美学的一种体现。而就晶胞这一单位体而言，本身就存在许多对称性质。下面逐步论述晶胞结构中的对称美晶胞的对称性可分为宏观和微观两类。宏观对称性反应晶体外形和宏观特性的对称性。回转对称轴就是晶体中的对称要素，一个晶体绕过晶体内部的一个轴回转完全复原时，此轴即微回转对称轴，在回转一周能复原几次，次轴即为几此转轴，可见晶胞结构自身存在完美的对称性。而科学家进一步发现，对称轴只存在1.2.3.4.6次五种，不存在5次对称轴，这种对称轴的晶胞在密排布时是结构不对称的，不紧密的，是不具有美的，而实际研究中，也确实未发现天然的5次对称轴结构，足见大自然孕育物质时非紧密排列的5次平铺密排6次平铺具有完美的美学特性。同时晶体的微观对称性也符合美学特性。晶体中存在滑动面，其由一个对称面加上沿此面平移所组成，惊异结构可以借此面的反映并沿此面平移一定距离而复原。此时对称性质虽然不是特别明显，但是还是第5页共8页存在局部的对称性，并不给人杂乱无章的感受，而是带有美的感受。滑动轴具体到物质，硅酸盐晶体是最能体现晶体对称性的物质。其由正字面体晶胞对称排列，由于排列结构不同，所组成的物质与性质也不同，但统一的是都遵循对称性原理。由此可见，晶体结构准确而又完美的遵循着对称性原则，这种对称性原则不但在科学研究中起着重大作用，引发人们的兴趣和研究，还给人以美的感受。感受晶体的对称性的同时，我们也对未知的科学领域产生了浓厚的好奇。虽然有些晶体也产生了不对称性，但正是从对称性原理出发，我们才逐步认识了晶体结构，相信不远的将来，一定会将晶体的不对称性和对称性间找到合理的桥梁。2.晶体结构中的简单美艺术审美创作和科学一样遵循简单性形式美法则。简单性作为科学审美创造的法则，有着极为丰富的内涵。许多科学家认为，长篇大论的论文所讲述的复杂事实并不是美的科学，只有简单，清晰，稍加解释妇孺皆懂的科学才是真正具有美学意义的。比如牛顿的万有引力定律，只有一个公式便发现了自然界数以万年没被发现的奥秘。同样，晶体结构的组成规律和结构，也具有简单性这一特点。晶体结构中，根据空间阵点的周期性，取出一个独立单元组成晶胞。晶胞简单易分析研究，同时高度概括了晶体整体结构。而又晶胞种类不同，又可分为7种晶系。可见，多如繁星的晶体种类，都可统统归入这简单的7种晶系进行分析，足见晶体结构的简单性。而又经研究发现，7大晶系又可归为3大晶族。又大大简化了晶体分析的繁琐步骤，通过简单的分类归纳，就可概括晶体的大致结构。其次晶体结构间的作用力，也遵循简单性原则。其中离子晶体间的作用力关系，原本复杂难以测量。但研究发现，原来晶体力遵循简单的泡利规则。简单的四条规则，高度总结出了力的规则。如泡利第一规则：围绕每一个正离第6页共8页子，负离子的排列是占据多面体顶角位置。正负离子的间距决定了离子半径的总和;正离子配位数决定了正负离子半径比率。几则简单的规则，概括了大量离子的普遍规律，这不但给人神奇的感觉，如果更深入的体会，是有可见晶体的确有简单性的美感。3.晶体结构的和谐统一的美科学审美创造中的统一性法则来源于宇宙客观存在的对立统一性。不光宇宙这宏观极大的存在有和谐统一的美，在晶体中，也存在和谐统一的美。晶体结构的形成，主要决定因素就是晶体是否足够稳定，是否密排，要保证组成晶体的。这和人类建筑工程，机械工程等使用的结构有很大的相似之处。而宇宙的构成，又何尝不是以稳定性，和谐性为基础。晶体结构与自然界多种物质的存在方式有着统一性，具备和谐统一的美。同时微观晶体组成的物质，如水晶，钻石。恰恰是艺术品中最能给人美感的事物，微观结构具备科学美感，而宏观组成的物质也具备艺术美感，这正是晶体结构的和谐统一的美。4.晶体结构的缺憾美缺憾的美也给人以无限的回味和遐想，维纳斯的断臂，莎士比亚的悲剧，虽然是缺憾的，但是无疑给人无与伦比的美感。而晶体结构也并非完美无暇。晶胞只是理论的完美结构，而真实晶体结构，却有很多缺陷，而恰恰正是这些缺陷，导致了晶体性质的多样系，可变性，使晶体又披上了一层迷人神秘的面纱。晶体中存在位错现象，分为韧性位错与螺旋位错。简单的可以理解为是晶体内部原子排队发生了顺序的错乱。部分原子抢掉了原有原子的位置，原有原子只好去挤进其他原子的位置。虽然发生位错，但却有其独特的理化性质。加以分析利用，就可利用位错原理得到具有我们想要性质的晶体。可见，虽然有缺憾，但是换个角度欣赏，就会创造出无与伦比的美妙。这就是晶体的魅力！生活中并不缺少美，只是缺少发现美的眼睛。同样，科学界中也并不缺少美，需要的是我们耐心研究与找到合理的欣赏角度。大到相对论的美，小到小小的晶体，也包含着无限的美感。可见，在科学研究中，枯燥无味的研究并不提倡，发现细小事物的美，并激发自己的兴趣去全力的投入精力研究，才能真正的有所收获。然而，这为科学之美不懈追求的过程又何尝不是美的。我们要抱着欣赏美，发现美，感受美的生活态度。去为美的事业奋斗一生。第7页共8页参考文献：陈大柔，《美的张力》，商务印书馆，2009杜丕一，潘颐，《材料科学基础》，浙江大学，2001侯曾寿，卢光煦，《金属学原理》，上海科学技术出版社，1990戴道生，《非晶太物理》，电子工业出版社，1989百度文库，百度百科等。第8页共8页致谢：感谢陈老师。通过一个学期的科学美学学习。我从对科学枯燥乏味的认知，到能体会到科学中存在的种种美感，激发了对科学研究的热情。作为一名工科学生，陈老师所讲授的内容对我日后学习工作有着巨大的影响和激励作用。陈老师幽默风趣，智慧儒雅的作风是我工作、学习中的榜样，老师对科学和美学不拘一格的思路给予我巨大的帮助。希望老师工作顺利，生活美满，继续给带我们对生活对科学的美的启迪！