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L. 鮑林大師的唯一遺憾與晶體的定義
引自中國胡盛志部落格
L. 鮑林(Linus Pauling 1901 – 1994) 是二十世紀最偉大的科學家之一, 現代結構化學的奠基人. 他9歲失怙, 母親帶著他和他的兩個妹妹在美國波特蘭開一家小客棧謀生. 16歲時就近入俄勒岡農學院化學工程系學習, 論學校與專業二者都很一般, 但他學習刻苦用功, 靠勤工儉學完成學業, 並以優異成績考入加州理工學院, 來到這個現代被稱為諾貝爾獎獲得者搖籃的學府深造, 於1925年以出色的成績獲得博士學位. 鮑林的第一篇論文是1923年報導天然輝鉬礦晶體結構, 用物理學衍射實驗方法測定晶體的結構是他的強項, 但他沒有滿足於單純測定結構發表論文, 而是根據掌握的文獻及時地總結晶體結構的規律, 於1929年發表複雜離子晶體結構的”鮑林規則”. 與此同時, 他將剛剛出世的物理學新理論量子力學用來揭示原子接合成分子的化學鍵本質，這些成果標誌現代結構化學和量子化學的誕生.
1933年生物學家T. L. 摩爾根為加州理工贏得了第二個諾貝爾獎, 生命科學受到前所未有的重視. 鮑林不失時機地瞄準蛋白質的空間結構. 1951年由他提出肽鏈的α – 螺旋模型, 為蛋白質和核酸等生物大分子結構的突破奠定了基礎. 而於1949年闡明的鐮狀細胞性貧血病的分子機理, 表明生物學以至生理與醫學都可提升到分子水準的這一深層次，無不具有劃時代的意義. 1931年鮑林被加州理工提升為最年輕的教授，1933年入選為美國國家科學院最年輕的院士.但他從來不安心關在象牙塔里做學問，關心科學與社會的聯繫，和人們怎樣能活的更健康長壽些. 他是提出核輻射可能導致人類基因變異的科學家之一，還力薦人們每日大劑量服用維生素C遠離感冒和其他病痛等等.
由於他積極從事反對核子試驗和美國政府的戰爭政策等多項活動，繼1954年獨獲諾貝爾化學獎8年之後再次獨獲諾貝爾和平獎，名聲大振. 但與此同時遭遇到很多同行們的冷遇，這出乎他的意料，政府甚至於懷疑他可能是共產黨員，當他於1963年準備赴挪威領取和平獎時一度被政府吊銷了護照.
他從歐洲回來後，年過花甲的鮑林本可功成名就去安享清福，可他一氣之下辭去加州理工的教職，離別學習和工作長達42年之久的帕薩迪納. 在此後直到去世的30年中，鮑林大部時間以自由主義者身份繼續研究他感興趣的問題，他思想活躍，從小到原子核構造直到人類的多種多樣疾病，包括他在90歲高齡與人合作成功地破解人類冠心病之謎.但是他有關維生素C的推崇受到了極大的非議，作為科學院院士，曾擁有大量榮譽稱號和獎勵的兩次諾獎獲得者，居然為申請科研經費多次碰壁，甚至在美國國家科學院院刊(PNAS)投稿都受到刁難. 僅由於觀點差異本應享有特權的院士被拒在院刊上發表論文，鮑林又是第一人. 更不用說那些沒完沒了的官司了，那真是耗費了他的身體和精力. 但他屢敗屢戰，堅忍不拔，既不唯書，又不唯上，力量僅僅來自追求和興趣，可以說完全與名利和金錢沾不上邊，因此他也就義無反顧地勇往直前.
作為一個無神論者，鮑林不相信上帝，他相信大千世界的一切都可用簡單撲素的科學原理加以解釋. 作人也極其天真，直言不諱，因此在取得成功的同時，鮑林一直遭遇不斷的批評與爭議. 有人認為他的成就應能拿下第三個諾貝爾獎，在去世的前兩年，他在回憶自己作為一個化學家的一生時覺得很少遺憾了，非常之滿足命運對自己的安排了.
在冷戰期間，從蘇聯掀起批判他的化學結構“共振論”等系統批判“資產階級唯心理論”運動. 但從後果來看，批判實際促進了化學鍵理論的研究. 1978年獲得羅蒙諾索夫金質獎和此前的列寧國際和平獎是他非常之珍視的兩個獎項，非蘇聯人獲得莫斯科頒發的兩項最高獎，鮑林又是第一人. 此外，自上世紀30年代發現維生素C以來圍繞其效用的爭論一直延續至今，而鮑林從60年代起肯定它的作用，說它可預防甚至於治癒普通感冒和其他諸多疾病看來言過其實了. 可是另一方面，科學界從歷經數十年大量研究中業已承認，目前普遍推薦的日常服用量60毫克偏低, 加大補充維生素C肯定有益於身體健康. 1996年美國國立衛生研究院(NIH)的科學家聲稱，200毫克取代以前推薦的60毫克最為理想. 現已證實，服用更大劑量從中受益最顯著的是那些承受著極大身體壓力的人群，包括士兵，滑雪者和馬拉松運動員. 看來鮑林還不夠資格載上一些醫生們奉送給他的“江湖郎中”桂冠.
讓鮑林晚年更開心的是，繼1971年獲得美國國家科學獎之後，在他處境艱難的1979年獲美國國家科學院化學獎，曾被推選為會長的美國化學會終於沒有忘記他，在1984年授予該學會最高獎 ― J. Priestley勳章. 他一生榮譽等身，總共獲得各種組織的頒獎和國內外各大學的榮譽學位分別超過50個之多，但沒有一項是他自己要求申報評選的結果.1991年春鮑林被診斷患前列腺癌，他不無調侃地說：也許我服用維生素C 使發病推遲了20年. 這句話可能是他想起1981年第二次訪問嚮往的中國，因夫人癌症病情急轉直下，他倆不得不提前結束行程，回國不久夫人就離他而去.
從以上的簡略介紹看出，鮑林真不愧為一代大師. 他一生熱愛教學工作，講課極受學生的歡迎. 除了《化學鍵的本質》這本現代結構化學的“聖經”外，還先後與人合著內容新穎的教材《普通化學》,《分子結構》和《量子力學導論》.母校加州理工終於在晚年為他祝壽而讓他得到很大的安慰，畢竟是曾為她奉獻了自己的大半生，並且他兩次獨獲諾貝爾獎也為母校增光. 他為新中國培養了盧嘉錫和唐有祺兩位元現代結構化學的奠基人感到驕傲，老人的一生應該說是可圈可點沒有什麼值得遺憾的了. 可惜，1982年准晶的發現，鮑林直到去世始終拒絕接受, 可能留下了他的唯一遺憾！我們稱物質主要存在三種狀態，其特徵是氣態呈無序結構，液態呈近程的有序結構，而固態可分為近程有序結構的玻璃體和固熔體等無定形態和長程有序結構的晶體（態）. 只是由於歷史的原因，晶體被簡潔地定義為具有長程週期性微觀結構的固態，這個定義早已寫進教科書中. 這個“週期性結構”的晶體定義與晶體絕不可能出現5次對稱軸是因果關係，當我們想起每家的地板不可能用正5邊形地磚鋪平而不留空隙就理解5重軸是傳統晶體學的最大忌諱了.1982年4月8日年輕科學家D. Shechtman在急冷固化的一種鋁-錳合晶中，居然發現了包含5次對稱軸電子衍射花樣,這是與從前在課堂上學到的週期性結構水火不相容的新現象，令他十分驚愕，該怎麼招呼這位不速之客呢？他將核實的衍射結果撰文投向一個物理雜誌卻遭到拒絕！這位年輕人非常之執著，他邀請了三位志同道合者重寫論文投向著名的《物理評論通訊》，整整兩年半過去，終於成功地在1984年10月正式發表，在科學界引起軒然大波.
原來世界上晶體除通常呈週期性的有序結構外，還有不具週期性但是仍然呈有序結構的准晶，它們都可產生尖銳的衍射花樣. 打個粗略的比方，長程週期性有序好比初等代數裏的等差級數，兩項總是有固定的公差，非週期性有序就像是等比級數等非等差級數，儘管是有規律的級數但沒有公差了，這正類似於通常晶體有單胞但准晶卻不存在單胞.回顧歷史，傳統晶體學其實早就在研究不呈長程週期性的無公度晶相，不過這類晶體（有合金，礦物，鐵電體等）之所以沒有引起哄動是它們還沒出現5重軸等，因此准晶的出世突顯傳統晶體學的局限和象徵著廣義晶體學的誕生.
年過80的鮑林在這個新大好形勢下採取了保守的立場，他在1985美國晶體學夏季年會上首次表態，認為近來所謂的准晶是一種孿晶結構，用立方面心單胞派生的孿晶就可擬合Shechtman的衍射花樣. 接著1985年10月在英國的《Nature》上詳細發表了他的計算結果. 然而1986年1月《Nature》一連發表4篇反駁來信，編輯部用了個總標題：“Pauling’s model not universally accepted”. 到了1986年美國晶體學夏季年會，他在大會上再次重申自己的觀點正確，對準晶的態度用他在《Science News》上文章標題的說法就是別人都在胡說八道：“The Nonsense about Quasicrystals”.作為晶體結構學的大師，鮑林既忽視包涵5重軸的非週期性晶體必將產生的理論預言，也藐視此後一系列的新發現，包括我國以郭可信院士為首的創新成果. 看來一個科學家要執著但絕不能固執，特別是有了成就而在步入老年以後，更加要謙虛謹慎地學習不曾瞭解的新鮮事物，要滿腔熱情地扶持青年人的成長，要永遠虛懷若谷而不要落為老學閥. 如果說在醫藥的爭論中鮑林知道自己的非醫學出身還多少能虛心聽取批評修正錯誤，那麼在他的本行失誤而始終不能自拔，必將留下他可能是唯一的遺憾. 一位偉大的天才百年難遇，無論如何還得感謝他留給我們寶貴的經驗和教訓.寫到這裏，我們不禁要問：究竟晶體的定義是什麼呢？而現代晶體學作為一級學科又該如何界定呢？國際晶體學會已認定原有的晶體定義要作修訂，但似未取得完全一致的意見. 這不僅涉及教科書與時俱進，而且還關係學科的發展.那麼你有何高見和資訊可提出來讓我們大家分享？
究竟什麼是晶體?
引自中國胡盛志部落格
自從1982年准晶（Quasicrystal）的發現至今，有關什麼是晶體的辯論一直沒有中斷。我們知道，傳統的晶體學基於晶體微觀結構的週期性，晶體是絕對不會出現5次和高於6次對稱軸的。准晶的電子衍射圖居然出現了5次對稱，只好給這個新生兒起了個“准晶”的名字，意味它類似晶體但又不是真正的晶體。L. 鮑林認為，看似5次軸的結構完全可以用已有的對稱理論和他的孿晶模型解釋，根本用不著大驚小怪。那時大師已年過80，比准晶發現者D. Shechtman 整整大了40歲。但後者不唯書不唯上，很快得到廣泛的支援，和大師展開的一場爭辯凸顯優勢。有人認為鮑林的模型是放了一頭貓到鴿子群中間，搞得鴿子們不得安寧。
現在看來，准晶不僅存活下來，而且有關的研究得到飛躍的發展。從1986年在法國首屆國際准晶研討會的召開，到2008年在瑞士召開的已是她的第10屆了。這屆會議有來自25個國家的153位元代表，除了物理，化學和材料研究的理論和實驗科學家外，還有純數學家們。
今年西伯利亞堪察加半島山脈中發現令晶體學家再次震驚的天然准晶，儘管還不瞭解它是在怎樣特殊的地質條件下穩定生成，但准晶漂亮的5次衍射花樣說明我們絕不可等閒視之。
真實的情況看來是，呈長程有序的固體本來可有1，2，3，4，5，6和更高次對稱軸的結構。只不過呈週期性的排斥5次軸等的通常晶體被我們最先所認識，而將它們稱之為晶體，對於不呈週期性但仍是有序結構的固體就不算是晶體，顯然這是人為的劃分，是認識論上的局限。
傳統的晶體學的對稱理論完成於19世紀末。這個基於原子在空間分佈的週期性的理論體系可簡述為14個點陣平移類型，32個宏觀的對稱點群，和230個微觀的空間群。這是科學史上少有的理論先于實驗而建立起來的完整體系，經受了自1912年起晶體衍射近百年的考驗。
有人撰文說准晶的發現標誌晶體學定律的崩潰，因此有人竭力加以維護，像鮑林大師直到去世也都不承認准晶的存在。我們則認為，原有的理論體系仍然是正確的，但它僅是我們認識長河中的一個階段，是真理的一個相對的組成部分。現在的任務看來不是要對這個理論大廈完全推倒重來，而是要在此基礎上加以擴建和完善。那末不禁要問：究竟什麼算是晶體呢？
1991年國際晶體學會討論了晶體是任何一種本質上能產生不連續衍射圖樣的固體的定義 (…by ‘crystal’ we mean any solid having an essentially discrete diagram,…)，參考文獻見後。這個不再強調週期性點陣結構特徵的定義似乎涵蓋了原來的晶體，非公度相和准晶，但是，這個定義是建立在一種實驗技術上，另一方面也沒有揭示晶體的微觀結構有何種共同特徵，因此算不上晶體的定義。(Acta Crystallogr., 1992, A48: 922-946)
2002年A. L. Mackay，這位在1981年曾預言5次軸結構的現實性的晶體學家（早在1961年已故華裔數學家哈佛的王浩教授就提出了數學模型）提出他認為更為廣義的晶體定義是：“ A crystal is a structure the description of which is much smaller than the structure itself .“ 這個定義富於哲理，至今沒有得到積極的反應。(Struct. Chem., 2002, 13: 215-220)
2007年德國晶體學雜誌在“什麼是晶體？”主題下, 一連發表7篇文章公開地進行了“爭鳴”，這裏列出最後一篇文章歸納的結論：
“1. A crystal is a solid that has long-range positional order.
2. Long-range-order can be inferred from the existence of Bragg peaks in the Fourier spectrum of the solid.”
(Z. Kristallogr., 2007, 222: 566)
從以上介紹看出，究竟什麼是晶體的定義，實際上涉及我們對晶體認識究竟有多深的問題。最近，我們請教了 Mackay 教授（他在1985年曾訪問中國和我們實驗室，還被聘為當時的華中工學院的榮譽教授）。他認為這個爭鳴很有意義，並且強調他所提出有關晶體的定義。
然而，作為一個教書匠，我們關心的是能不能提出一個既照顧到晶體學的歷史，又面對準晶這一新事物的晶體學定義? 希望它既可寫進教科書為初學者接受，又不至失去其科學內涵，為抛磚引玉，我們嘗試提出下面的建議：
“A crystal is a solid that has long-range order with either translational periodicity or positional regularity.”
我們有意回避將衍射花樣是否呈分離的點作為定義，因為那是現象而不是問題的本質所在。週期性是傳統晶體學的核心，這是必須繼承下來的。不具有週期性准晶等但保持位置有序必然有產生衍射的內部根源。因此，這個不見經傳的晶體定義似已照顧到前面要求的方方面面。
晶體的微觀結構具有長程有序的本質，因此可作為光柵對一定波長的光子，電子和中子等產生衍射。在實際工作中，判斷是不是晶體就可借助衍射實驗花樣了。毒奶粉導致寶寶的尿結石並不會是晶體，因它們不會產生尖銳的衍射花樣。但其成分在一定pH條件下可以重結晶。
應該指出的是，有人認為給晶體重新定義沒有必要，大家知道它們是一類什麼物質就可以了。但是必須看到，准晶晶體學雖說一定會按照它的科學道路去發展，但准晶這名詞是不把它當晶體等同對待的。你有沒有發現有人認為它是界於晶體與液體間的，甚至與液晶並提呢？
我們是一個編寫教科書的大國，同名教科書的版本可能數不勝數。但是在眾多的化學教材中，對於晶體定義的審訂至今好像還沒引起重視, 物理和材料的有關教材大致也是如此。我認為是給准晶正名的時候了！本著“不唯書，不唯上”的精神，你願為晶體給出一個新的定義嗎？
引自中國胡盛志部落格
L. 鮑林(Linus Pauling 1901 – 1994) 是二十世紀最偉大的科學家之一, 現代結構化學的奠基人. 他9歲失怙, 母親帶著他和他的兩個妹妹在美國波特蘭開一家小客棧謀生. 16歲時就近入俄勒岡農學院化學工程系學習, 論學校與專業二者都很一般, 但他學習刻苦用功, 靠勤工儉學完成學業, 並以優異成績考入加州理工學院, 來到這個現代被稱為諾貝爾獎獲得者搖籃的學府深造, 於1925年以出色的成績獲得博士學位. 鮑林的第一篇論文是1923年報導天然輝鉬礦晶體結構, 用物理學衍射實驗方法測定晶體的結構是他的強項, 但他沒有滿足於單純測定結構發表論文, 而是根據掌握的文獻及時地總結晶體結構的規律, 於1929年發表複雜離子晶體結構的”鮑林規則”. 與此同時, 他將剛剛出世的物理學新理論量子力學用來揭示原子接合成分子的化學鍵本質，這些成果標誌現代結構化學和量子化學的誕生.
1933年生物學家T. L. 摩爾根為加州理工贏得了第二個諾貝爾獎, 生命科學受到前所未有的重視. 鮑林不失時機地瞄準蛋白質的空間結構. 1951年由他提出肽鏈的α – 螺旋模型, 為蛋白質和核酸等生物大分子結構的突破奠定了基礎. 而於1949年闡明的鐮狀細胞性貧血病的分子機理, 表明生物學以至生理與醫學都可提升到分子水準的這一深層次，無不具有劃時代的意義. 1931年鮑林被加州理工提升為最年輕的教授，1933年入選為美國國家科學院最年輕的院士.但他從來不安心關在象牙塔里做學問，關心科學與社會的聯繫，和人們怎樣能活的更健康長壽些. 他是提出核輻射可能導致人類基因變異的科學家之一，還力薦人們每日大劑量服用維生素C遠離感冒和其他病痛等等.
由於他積極從事反對核子試驗和美國政府的戰爭政策等多項活動，繼1954年獨獲諾貝爾化學獎8年之後再次獨獲諾貝爾和平獎，名聲大振. 但與此同時遭遇到很多同行們的冷遇，這出乎他的意料，政府甚至於懷疑他可能是共產黨員，當他於1963年準備赴挪威領取和平獎時一度被政府吊銷了護照.
他從歐洲回來後，年過花甲的鮑林本可功成名就去安享清福，可他一氣之下辭去加州理工的教職，離別學習和工作長達42年之久的帕薩迪納. 在此後直到去世的30年中，鮑林大部時間以自由主義者身份繼續研究他感興趣的問題，他思想活躍，從小到原子核構造直到人類的多種多樣疾病，包括他在90歲高齡與人合作成功地破解人類冠心病之謎.但是他有關維生素C的推崇受到了極大的非議，作為科學院院士，曾擁有大量榮譽稱號和獎勵的兩次諾獎獲得者，居然為申請科研經費多次碰壁，甚至在美國國家科學院院刊(PNAS)投稿都受到刁難. 僅由於觀點差異本應享有特權的院士被拒在院刊上發表論文，鮑林又是第一人. 更不用說那些沒完沒了的官司了，那真是耗費了他的身體和精力. 但他屢敗屢戰，堅忍不拔，既不唯書，又不唯上，力量僅僅來自追求和興趣，可以說完全與名利和金錢沾不上邊，因此他也就義無反顧地勇往直前.
作為一個無神論者，鮑林不相信上帝，他相信大千世界的一切都可用簡單撲素的科學原理加以解釋. 作人也極其天真，直言不諱，因此在取得成功的同時，鮑林一直遭遇不斷的批評與爭議. 有人認為他的成就應能拿下第三個諾貝爾獎，在去世的前兩年，他在回憶自己作為一個化學家的一生時覺得很少遺憾了，非常之滿足命運對自己的安排了.
在冷戰期間，從蘇聯掀起批判他的化學結構“共振論”等系統批判“資產階級唯心理論”運動. 但從後果來看，批判實際促進了化學鍵理論的研究. 1978年獲得羅蒙諾索夫金質獎和此前的列寧國際和平獎是他非常之珍視的兩個獎項，非蘇聯人獲得莫斯科頒發的兩項最高獎，鮑林又是第一人. 此外，自上世紀30年代發現維生素C以來圍繞其效用的爭論一直延續至今，而鮑林從60年代起肯定它的作用，說它可預防甚至於治癒普通感冒和其他諸多疾病看來言過其實了. 可是另一方面，科學界從歷經數十年大量研究中業已承認，目前普遍推薦的日常服用量60毫克偏低, 加大補充維生素C肯定有益於身體健康. 1996年美國國立衛生研究院(NIH)的科學家聲稱，200毫克取代以前推薦的60毫克最為理想. 現已證實，服用更大劑量從中受益最顯著的是那些承受著極大身體壓力的人群，包括士兵，滑雪者和馬拉松運動員. 看來鮑林還不夠資格載上一些醫生們奉送給他的“江湖郎中”桂冠.
讓鮑林晚年更開心的是，繼1971年獲得美國國家科學獎之後，在他處境艱難的1979年獲美國國家科學院化學獎，曾被推選為會長的美國化學會終於沒有忘記他，在1984年授予該學會最高獎 ― J. Priestley勳章. 他一生榮譽等身，總共獲得各種組織的頒獎和國內外各大學的榮譽學位分別超過50個之多，但沒有一項是他自己要求申報評選的結果.1991年春鮑林被診斷患前列腺癌，他不無調侃地說：也許我服用維生素C 使發病推遲了20年. 這句話可能是他想起1981年第二次訪問嚮往的中國，因夫人癌症病情急轉直下，他倆不得不提前結束行程，回國不久夫人就離他而去.
從以上的簡略介紹看出，鮑林真不愧為一代大師. 他一生熱愛教學工作，講課極受學生的歡迎. 除了《化學鍵的本質》這本現代結構化學的“聖經”外，還先後與人合著內容新穎的教材《普通化學》,《分子結構》和《量子力學導論》.母校加州理工終於在晚年為他祝壽而讓他得到很大的安慰，畢竟是曾為她奉獻了自己的大半生，並且他兩次獨獲諾貝爾獎也為母校增光. 他為新中國培養了盧嘉錫和唐有祺兩位元現代結構化學的奠基人感到驕傲，老人的一生應該說是可圈可點沒有什麼值得遺憾的了. 可惜，1982年准晶的發現，鮑林直到去世始終拒絕接受, 可能留下了他的唯一遺憾！我們稱物質主要存在三種狀態，其特徵是氣態呈無序結構，液態呈近程的有序結構，而固態可分為近程有序結構的玻璃體和固熔體等無定形態和長程有序結構的晶體（態）. 只是由於歷史的原因，晶體被簡潔地定義為具有長程週期性微觀結構的固態，這個定義早已寫進教科書中. 這個“週期性結構”的晶體定義與晶體絕不可能出現5次對稱軸是因果關係，當我們想起每家的地板不可能用正5邊形地磚鋪平而不留空隙就理解5重軸是傳統晶體學的最大忌諱了.1982年4月8日年輕科學家D. Shechtman在急冷固化的一種鋁-錳合晶中，居然發現了包含5次對稱軸電子衍射花樣,這是與從前在課堂上學到的週期性結構水火不相容的新現象，令他十分驚愕，該怎麼招呼這位不速之客呢？他將核實的衍射結果撰文投向一個物理雜誌卻遭到拒絕！這位年輕人非常之執著，他邀請了三位志同道合者重寫論文投向著名的《物理評論通訊》，整整兩年半過去，終於成功地在1984年10月正式發表，在科學界引起軒然大波.
原來世界上晶體除通常呈週期性的有序結構外，還有不具週期性但是仍然呈有序結構的准晶，它們都可產生尖銳的衍射花樣. 打個粗略的比方，長程週期性有序好比初等代數裏的等差級數，兩項總是有固定的公差，非週期性有序就像是等比級數等非等差級數，儘管是有規律的級數但沒有公差了，這正類似於通常晶體有單胞但准晶卻不存在單胞.回顧歷史，傳統晶體學其實早就在研究不呈長程週期性的無公度晶相，不過這類晶體（有合金，礦物，鐵電體等）之所以沒有引起哄動是它們還沒出現5重軸等，因此准晶的出世突顯傳統晶體學的局限和象徵著廣義晶體學的誕生.
年過80的鮑林在這個新大好形勢下採取了保守的立場，他在1985美國晶體學夏季年會上首次表態，認為近來所謂的准晶是一種孿晶結構，用立方面心單胞派生的孿晶就可擬合Shechtman的衍射花樣. 接著1985年10月在英國的《Nature》上詳細發表了他的計算結果. 然而1986年1月《Nature》一連發表4篇反駁來信，編輯部用了個總標題：“Pauling’s model not universally accepted”. 到了1986年美國晶體學夏季年會，他在大會上再次重申自己的觀點正確，對準晶的態度用他在《Science News》上文章標題的說法就是別人都在胡說八道：“The Nonsense about Quasicrystals”.作為晶體結構學的大師，鮑林既忽視包涵5重軸的非週期性晶體必將產生的理論預言，也藐視此後一系列的新發現，包括我國以郭可信院士為首的創新成果. 看來一個科學家要執著但絕不能固執，特別是有了成就而在步入老年以後，更加要謙虛謹慎地學習不曾瞭解的新鮮事物，要滿腔熱情地扶持青年人的成長，要永遠虛懷若谷而不要落為老學閥. 如果說在醫藥的爭論中鮑林知道自己的非醫學出身還多少能虛心聽取批評修正錯誤，那麼在他的本行失誤而始終不能自拔，必將留下他可能是唯一的遺憾. 一位偉大的天才百年難遇，無論如何還得感謝他留給我們寶貴的經驗和教訓.寫到這裏，我們不禁要問：究竟晶體的定義是什麼呢？而現代晶體學作為一級學科又該如何界定呢？國際晶體學會已認定原有的晶體定義要作修訂，但似未取得完全一致的意見. 這不僅涉及教科書與時俱進，而且還關係學科的發展.那麼你有何高見和資訊可提出來讓我們大家分享？
究竟什麼是晶體?
引自中國胡盛志部落格
自從1982年准晶（Quasicrystal）的發現至今，有關什麼是晶體的辯論一直沒有中斷。我們知道，傳統的晶體學基於晶體微觀結構的週期性，晶體是絕對不會出現5次和高於6次對稱軸的。准晶的電子衍射圖居然出現了5次對稱，只好給這個新生兒起了個“准晶”的名字，意味它類似晶體但又不是真正的晶體。L. 鮑林認為，看似5次軸的結構完全可以用已有的對稱理論和他的孿晶模型解釋，根本用不著大驚小怪。那時大師已年過80，比准晶發現者D. Shechtman 整整大了40歲。但後者不唯書不唯上，很快得到廣泛的支援，和大師展開的一場爭辯凸顯優勢。有人認為鮑林的模型是放了一頭貓到鴿子群中間，搞得鴿子們不得安寧。
現在看來，准晶不僅存活下來，而且有關的研究得到飛躍的發展。從1986年在法國首屆國際准晶研討會的召開，到2008年在瑞士召開的已是她的第10屆了。這屆會議有來自25個國家的153位元代表，除了物理，化學和材料研究的理論和實驗科學家外，還有純數學家們。
今年西伯利亞堪察加半島山脈中發現令晶體學家再次震驚的天然准晶，儘管還不瞭解它是在怎樣特殊的地質條件下穩定生成，但准晶漂亮的5次衍射花樣說明我們絕不可等閒視之。
真實的情況看來是，呈長程有序的固體本來可有1，2，3，4，5，6和更高次對稱軸的結構。只不過呈週期性的排斥5次軸等的通常晶體被我們最先所認識，而將它們稱之為晶體，對於不呈週期性但仍是有序結構的固體就不算是晶體，顯然這是人為的劃分，是認識論上的局限。
傳統的晶體學的對稱理論完成於19世紀末。這個基於原子在空間分佈的週期性的理論體系可簡述為14個點陣平移類型，32個宏觀的對稱點群，和230個微觀的空間群。這是科學史上少有的理論先于實驗而建立起來的完整體系，經受了自1912年起晶體衍射近百年的考驗。
有人撰文說准晶的發現標誌晶體學定律的崩潰，因此有人竭力加以維護，像鮑林大師直到去世也都不承認准晶的存在。我們則認為，原有的理論體系仍然是正確的，但它僅是我們認識長河中的一個階段，是真理的一個相對的組成部分。現在的任務看來不是要對這個理論大廈完全推倒重來，而是要在此基礎上加以擴建和完善。那末不禁要問：究竟什麼算是晶體呢？
1991年國際晶體學會討論了晶體是任何一種本質上能產生不連續衍射圖樣的固體的定義 (…by ‘crystal’ we mean any solid having an essentially discrete diagram,…)，參考文獻見後。這個不再強調週期性點陣結構特徵的定義似乎涵蓋了原來的晶體，非公度相和准晶，但是，這個定義是建立在一種實驗技術上，另一方面也沒有揭示晶體的微觀結構有何種共同特徵，因此算不上晶體的定義。(Acta Crystallogr., 1992, A48: 922-946)
2002年A. L. Mackay，這位在1981年曾預言5次軸結構的現實性的晶體學家（早在1961年已故華裔數學家哈佛的王浩教授就提出了數學模型）提出他認為更為廣義的晶體定義是：“ A crystal is a structure the description of which is much smaller than the structure itself .“ 這個定義富於哲理，至今沒有得到積極的反應。(Struct. Chem., 2002, 13: 215-220)
2007年德國晶體學雜誌在“什麼是晶體？”主題下, 一連發表7篇文章公開地進行了“爭鳴”，這裏列出最後一篇文章歸納的結論：
“1. A crystal is a solid that has long-range positional order.
2. Long-range-order can be inferred from the existence of Bragg peaks in the Fourier spectrum of the solid.”
(Z. Kristallogr., 2007, 222: 566)
從以上介紹看出，究竟什麼是晶體的定義，實際上涉及我們對晶體認識究竟有多深的問題。最近，我們請教了 Mackay 教授（他在1985年曾訪問中國和我們實驗室，還被聘為當時的華中工學院的榮譽教授）。他認為這個爭鳴很有意義，並且強調他所提出有關晶體的定義。
然而，作為一個教書匠，我們關心的是能不能提出一個既照顧到晶體學的歷史，又面對準晶這一新事物的晶體學定義? 希望它既可寫進教科書為初學者接受，又不至失去其科學內涵，為抛磚引玉，我們嘗試提出下面的建議：
“A crystal is a solid that has long-range order with either translational periodicity or positional regularity.”
我們有意回避將衍射花樣是否呈分離的點作為定義，因為那是現象而不是問題的本質所在。週期性是傳統晶體學的核心，這是必須繼承下來的。不具有週期性准晶等但保持位置有序必然有產生衍射的內部根源。因此，這個不見經傳的晶體定義似已照顧到前面要求的方方面面。
晶體的微觀結構具有長程有序的本質，因此可作為光柵對一定波長的光子，電子和中子等產生衍射。在實際工作中，判斷是不是晶體就可借助衍射實驗花樣了。毒奶粉導致寶寶的尿結石並不會是晶體，因它們不會產生尖銳的衍射花樣。但其成分在一定pH條件下可以重結晶。
應該指出的是，有人認為給晶體重新定義沒有必要，大家知道它們是一類什麼物質就可以了。但是必須看到，准晶晶體學雖說一定會按照它的科學道路去發展，但准晶這名詞是不把它當晶體等同對待的。你有沒有發現有人認為它是界於晶體與液體間的，甚至與液晶並提呢？
我們是一個編寫教科書的大國，同名教科書的版本可能數不勝數。但是在眾多的化學教材中，對於晶體定義的審訂至今好像還沒引起重視, 物理和材料的有關教材大致也是如此。我認為是給准晶正名的時候了！本著“不唯書，不唯上”的精神，你願為晶體給出一個新的定義嗎？
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