准晶 准晶，我先发现的但没告诉导师，因为毕业比诺奖重要

准晶是介于晶体和无定形之间的一种固体，由以色列物理学家丹妮尔·谢特曼发现。1982年4月8日，当谢特曼观察一种锰铝合金时，他发现一个36°的对称图形出现在他的电子显微镜上。不久，他在合金中发现了一个72°旋转对称的图形，类似于下面的两个图形。

多么奇妙的设计，而且从未被发现。他认为这种晶体是介于传统晶体和非晶晶体之间的一种晶体，于是他给这种前所未有的固体准晶命名，并兴奋地写了一篇论文，提交给丹尼尔应用物理杂志(JAP)。然而两年后被该刊断然拒绝，拒绝理由↓ⅵ

发表过无数重要发现的著名核心期刊JAP，其固执令人震惊，无意松动。

现在，准晶已经成为一个主要的研究方向。2011年，瑞典皇家物理研究所将诺贝尔化学奖授予谢特曼，鼓励他为准晶的发现做出巨大贡献。准晶作为新世纪的宠儿，由于其独特的性质，在各大核心期刊中占据了不少席位。然而，当我们回顾1984年的日本，我们可能会想为什么日本如此固步自封。

这个故事说来话长。

很久以前，人们发现在许多固体中，原子往往是按照一定的规则排列的，这在一定程度上决定了固体的性质。人们称内部排列为规则晶体，而不规则的称为无定形。公认晶体不仅具有平移对称性，还具有旋转对称性，而非晶体仅具有短程有序，即局域有序。长期以来，人们认为世界上只有两种固体，晶体和无定形。

就旋转对称而言，按照传统的晶体观点，晶体的二维图形中应该只有五种对称轴，一、二、三、四、六。谢特曼得到的五阶对称轴和十阶对称轴在晶体理论中是不可能的。从数学上讲，用从第5和第10对称轴得到的图案不可能形成平移对称和旋转对称的图案。那不可能！

没有第5个和大于第6个对称轴的晶体，这已经写进教科书，百年来没有人怀疑。

基于这一晶体理论，面对谢特勒的发现，当时著名的诺贝尔化学奖和诺贝尔和平奖得主莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)发表了著名的言论:“这个世界上没有准晶，只有可怜的科学家。”他认为准晶不存在，谢特曼的发现其实是一个孪晶。作为当时的学术大牛，他的言论给谢特曼带来了巨大的压力。

面对阻力，谢特曼没有放弃研究。他首先向另一家杂志《物理评论快报》(PRL)提交了论文，同时将他的成就带到美国，以寻求在美国科学界的广泛认可。好在PRL远比JAP灵活，明眼人的编辑决定让这篇文章尽快发表。不久之后，对类似晶体(来自日本、中国、美国)的相关研究迅速引起了大家的关注，准晶正式成为固体家族的一员，开始了一个火热的时代。

回头看看，我们来看看这张图:

可以看出，很明显，图的细节是非周期性的，和传统的晶体模型真的不一样，可以提取出无限重复的图案。但总的来说，有明显的规律性。这种认为整个平面被非周期模式所覆盖的想法来自于与谢特曼同时代的英国数学家彭罗斯。如下图所示，由两个不同的图形组成的整个平面的瓷砖就是著名的彭罗斯拼图。彭罗斯拼图跳出了传统的方块拼图的概念，巧妙地采用了一系列非周期性的砖组，形成了一系列的规则图案。从数学的角度，这有力地证明了准晶存在的可能性，肯定了谢特曼的工作。彭罗斯本人在1988年获得了沃尔夫奖，这是数学领域的最高奖项之一。

长期以来，准晶的反对者一直坚持认为谢特曼制作的准晶衍射图样是电子衍射图样，没有X射线衍射图样就什么都不是。今天我们知道X射线衍射和电子衍射在原理上没有区别，但当时的权威人士却坚信这样的对立。86年后，一个法国小组花了三年时间制作了准晶的x光衍射图。谢特曼用衍射图样找到了晶体学会议，最终说服晶体学家接受了准晶。此后，只有著名的鲍林仍然反对准晶体的存在，但鲍林死后，世界上再没有反对准晶体的声音。

有趣的是，在发现准晶后的一天，一位欧洲科学家在整理他的旧实验记录时，意外地发现有一个很久以前他的研究生制作的准晶衍射图样。导师给学生打电话说:“你知道你在谢特曼之前就发现了准晶的衍射图样吗！”学生回答说:“我知道。”导师生气地抽着烟:“你知道，你知道你为什么不提前告诉我吗？”学生回答说:“当时我就要毕业了。如果我要告诉你，你必须让我推迟两年。”

……

所以，有时候，更多的知识会成为我们的枷锁。研究过程中发现的奇怪现象一定要大胆假设，仔细验证，以防……一不小心得了诺贝尔奖？

最后添加了准晶、非晶、晶体几个图，让大家直观感受准晶的魅力。