小宇宙 雪世界

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世界上有很多酷爱雪花摄影的人，当然，远没有拍摄鸟类、拍摄昆虫植物的爱好者多。毕竟拍摄雪花是一件门槛很高的技术。19世纪初，照相术发明不久，显微照相术更是刚刚起步，一个美国农民本特利居然开始用这种方法来拍摄雪花。如今当我再看当年本特利的工作，依然有一种泰山仰止的感觉。黄铜镀金的显微摄影镜头，大画幅相机，拍出的黑白照片丝毫毕现。据说他用一辈子时间拍摄了几千枚雪花，最后死在雪地之中。而他的作品集即使在今天看来，也绝对是上乘之作。20世纪40年代，日本人中谷宇吉郎，算得上是一位落魄的核物理专家。在几乎半年会降雪的日本北海道大学，他的核物理完全没有用武之地，继而改行从事低温物理，开始研究冰雪结晶。后来的中谷宇吉郎，成为日本一代物理学大师，而他在雪花摄影方面的造诣也颇为出色，最大的成就在于，他谱写了雪花的家族表，这个表在后来二十多年中由他的同事们几经修改，成了现在世界上雪花分类最为详尽的体系，而北海道也建立了雪花博物馆。如今北海道依然是拍摄雪花人喜欢去的地方，据说在那里还特产一种针状的雪花，在别的地方难得一见。

21世纪初，人们在网络上看到许多美妙如水晶般的雪花照片，这些照片出自美国加州理工大学的物理系主任凯尼斯之手。他独特的照明设备为雪花附着上清新淡雅的色彩，拍摄雪花的人习惯称其为“大师”。后来我们发现一个有意思的现象，喜欢研究雪花的人，甚至于雪花摄影师，很多都有天文物理或者数学背景。比如在历史上系统观测雪花形态的第一人应属天文学家开普勒，而第一个发现雪花特殊形态的，又是数学家笛卡尔。由此看来，作为研究天体物理的我来说，被雪花迷住并不是偶然的事情。也正是在天文台，在漫天飞雪而无法进行天文观测的时候，我们开始了拍摄雪花的历程。

2006年元旦那场山上的大雪可以算得上是我第一次拍摄雪花。简陋的设备，只有一台借来的相机和两枚镜头。普通的相机镜头难以拍摄出雪花微小而精巧的结构，无奈之余，只能尝试两枚镜头的相互组合，也就是将两个镜头拼接成一个镜头来使用。一个镜头充当放大镜，而另一个镜头充当成像元件。两个镜头的组合让我拥有了两倍的放大倍率，然而兴隆的雪花并不大，临时拼凑的设备也难以使用。在宿舍前冻了四个小时，拍到的雪花也不过五枚。倘若放大来看，成像恶劣，模模糊糊，最多只能看到雪花一些粗糙的花纹。看来无论是技术还是设备，都差得很远。

天文台的落雪

2006年12月31日，国家天文台兴隆观测站。

“小张，要不要吃个饺子？”助手小郭打开电火锅的盖子，瞬间热气腾出，我眼镜上结了一层雾。电视里郭靖正在向黄药师滔滔不绝地背诵九阴真经，瞬间有了点过节的感觉。窗外大雪纷飞。这将是我在国家天文台兴隆观测站过的第一个元旦。

按理说，我该恨死这样的天气。兴隆观测站是远东最大的观测台址，台站上汇聚了国内顶尖的光学望远镜。这次上山，我有五天的观测时间，能分配到用这些望远镜观测天体的时间非常不容易，我期盼优质的观测数据，或许还暗藏着一些不期而遇的小惊喜，当然，这一切都基于完美的晴天。而从昨天起，兴隆的雪就没有停，五天的观测，起码有三天泡汤了。更要命的是大雪封山，只能在山上过这个元旦。不过，我有自己的打算。

气温，白天最高零下5℃，夜间若是下雪，温度在零下10℃左右，若是天晴就会降到零下二十多度。这是拍摄雪花极佳的气象条件。喜欢天文的人大多酷爱摄影技术，我更是喜欢一个特殊的摄影技法，比如显微摄影。在冬天，显微摄影有最为独特的题材——雪花摄影。这是一个让人沉迷的题材。世界上没有两片完全一样的雪花，世界上有好几十个雪花家族，我们完全不可预计，究竟什么样的雪花会飘落在我的镜头下。拍摄雪花，与其说是一种摄影，不如说是一次寻宝，甚至于探险。

受气温影响的雪花

午夜1点，屋子里安静无声。

我和我的观测助手正坐在电脑前犯懒。屏幕上重复着我们拍摄的目标—现代望远镜的观测很自动化，只要望远镜运转正常，我们只需要简单操作处理，就可以进行观测。不过遇到突发事件就麻烦——屏幕上的目标突然消失！观测助手一下子警觉起来，跑到外面看看望远镜出了什么问题，刚出门就大叫：“下雪了！下雪了！关望远镜！快！”

突如其来的降雪把我们弄得手忙脚乱，不过这种天气，对于观测助手来说也不错，可以回去好好睡觉。而我又按捺不住好奇，试图再次尝试雪花拍摄。这次我动用了显微镜，在零下15℃折腾一晚，天亮时雪停了。这晚上我利用显微镜拍到了几枚雪花，充分相信了显微镜的实力—在高放大倍率下，雪花的细节丝毫毕现，不过兴隆这场雪的雪花仍然相对单一。

雪花之所以让人产生收集的欲望，是因为它包含了两种意义上的美：规则之美，随机之美。这两种美正来自于物理世界最基本的原理。然而人们也发现，雪花的美丽确实也有规律可循。在雪花生长的时候，温度和湿度是决定其类型的最主要因素。温度低于零下25℃时，雪花以六棱柱形态出现。而在零下15℃附近，雪花成星状。在零下5℃附近，雪花呈扇形和六边形。在同一温度下，湿度不同也会造成雪花形状差异，比如在零下15度附近，湿度低的环境下雪花呈六边形，而湿度大时则呈松树枝桠般的六星状。也就是说水汽越充沛，雪花越复杂。在兴隆拍到的这些雪花，大多没有非常复杂的结构，可见大气状况，整体上还是比较干燥的。不过，能够用显微镜拍到几枚雪花，已经让我兴奋异常。

北京久违的冬雪

雪花拍摄兴隆山成功之后，我和我夫人开始在每个冬天等待着上天赐予的雪花。不过上天往往难以随人愿，北京的降雪往往要到开春，才有所规模。于是每次拍摄雪花，如何精确利用气象条件成了最大的技术难题。

雪花的拍摄对于环境要求很高。降雪时空气温度通常较高，这是拍摄雪花的大敌。在高于零下5℃的环境中，雪花落在显微镜上很容易融化。而倘若环境温度低于零下15度，接在显微镜上的相机工作就会出问题。于是我们将显微镜改造为冷光源，并购买了冰柜，让显微镜可以充分冷却。而对于相机，我们只好给相机穿上衣服，让其可以正常工作。

虽然北京的降雪稀少，但每次下雪都会带来一点惊喜。

2010年元旦后，北京突降大雪，由于当时的气象条件复杂，落下的雪花形态极其多样。其中有直径两毫米左右的六边形雪花，在显微镜下如同刀工精雕的水晶盘子，还有形似蕨类植物叶子一样的雪花，也有形似船舵的复合型雪花。在一场雪中，我们拍到了至少50枚样本，也如愿拍到了线轴状的低温类型雪花。

2012年，北京在冬天只下了三场小雪，每次降雪都是从后半夜开始，持续到早晨。不过那三次降雪的雪花个头非常之大，最大的如同拇指指甲盖，仿佛可以用绳子穿起来当做饰品。奇怪的是这三场降雪都只有北京地区降雪，而附近的河北乃至天津都没有任何降雪迹象，后来才知道是冷空气从太行山翻过，和渤海水汽相遇才造就的降雪，能在北京降下真是足够幸运。

至今感到最离奇的一场雪也是在北京，2011年春天，北京迎来了久违的降雪，从天而降的不是六角形雪花，而是各种奇怪造型的冰晶。甚至有的冰晶敢于“违反”物理学定律，呈现出方头方脑的样子。后来我们查阅文献发现，这类雪花在上世纪70年代就有记录，在南极地区发现过类似的雪花，不过这类雪花如何形成，即使现在也尚未得知。能够抓到非常稀有的形状，也算是对我们努力的一点回报。

为了到更多地方拍摄雪花，我们制作了便携式雪花摄影设备，开始背着到东北追雪。东北较冷的气候条件使得拍摄雪花相对容易，在那里，我们见到了如冰糖沙粒般的雪，也见到了更多纷繁复杂的结构。每个地方都有自己美丽的雪花，现在我们对这一点深信不疑。

从伊犁河谷到戈壁

新疆是拍摄雪花的绝佳地点，但由于拍摄设备沉重巨大，我们无法将设备带到新疆进行拍摄，只能使用小型显微镜头作为替代。不过正是在新疆，我们见识了雪花的多样性。2010年冬天，我和我夫人来到新疆伊犁拍摄雪花，当时只携带了一枚便携的显微镜头。这个镜头个头小巧，放大率非常高，而且有良好的成像，接在单反相机上拍摄效果很好。然而到了伊犁却发现，那里的冬天和我想像的完全不一样。

初到伊犁州首府伊宁市的村落，仿佛进入了一个雪的世界。小屋和院墙之上的积雪犹如堆砌了厚厚的奶油，看上去秀色可餐。当时的温度为零下10℃，很适合拍摄雪花，可没过几天，温度升到了零度附近，天上飘落的雪如同鸭鹅的绒毛，用手套接住测量其直径，有五厘米左右，由上百枚雪花组成，这些雪花大多呈星状或针状，相互勾连形成雪片。不过这些雪落地便成了水，空气中弥漫着一种水汽和泥土的芳香。

这样的环境自然无法拍摄。望着鹅毛大雪中的银白杨，还有道路上站在马车上赶车的维吾尔人，我试图解开心中的谜团——为何伊犁州的雪如此之大，却温度如此之高？为何上百朵雪花会在这里接连成雪片，如蓬松的鹅绒毛般落下，为何此景在别的地方难得一见？这种气候条件在中国绝无仅有—北大西洋的暖湿气团赐予欧洲丰沛的降水，而到了东边的伊犁州，在南北两道天山的夹击下，挤出了最后一滴眼泪，造就了雨雪丰沛的伊犁河谷。而这里蓬松如鹅毛般的降雪，也要归功于星状和针状的高温类型雪花。正因温度较高而湿润，才形成了这种如同鹅绒毛的雪片。

离开伊犁州，我们乘车从果子沟赛里木湖去往奎屯。不料这种温暖而多雪的气候有时也很麻烦。路上积雪蓬松而深厚，推雪的机器在雪墙间开路，而雪化之后路面更是泥泞不堪，有些地方还出现了融雪性洪水。本来八个小时的路程走了16个小时。长途车一过赛里木湖便进入到荒漠戈壁地带，虽然也是白雪覆盖，可那里的雪却是另一个样子。走下车，一不小心便摔了个屁墩，虽然摔在雪地上，可雪地又冷又硬，比摔在水泥地上还难受。这里的雪花又细又小，随着风在天上飞舞着。我们找机会开始拍摄，发现雪花形态简单，但大多不相互粘连—一道天山，两边的雪截然不同。

一次，我在克拉玛依拍摄雪花的朋友给我一张照片，黑色的地面上零散着几枚雪花，而它们的样子颇为奇怪—居然有12个花瓣。虽然我偶尔也见过12瓣的雪花，但从未见过如此多的12瓣雪花聚集在一起。克拉玛依本来也是戈壁滩，按说水汽条件也并不丰沛，可这么多12瓣雪花是怎么来的呢？新疆的雪，真是一个谜。