美伦美奂的穹顶建筑与材料的微结构-第2部分
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兀罄此推鸶雒郑雒纸蠦uckminsterfullerene，烯的有的化学英文里的末尾ene，于是他们就决定了，管碳60的分子叫Buckminsterfuller，就是这个人的名字，名和姓，然后再加上ene，ene就是烯，所以叫做富勒烯，像我刚才讲的，也有人管它叫布基球，因为Buck，是他们家里讲的，亲热一点吗，所以叫布基球，学术上名字我们说是碳60球笼，因为它是像个球，一个笼子一样，所以这是跨大西洋的合作。十四天，产出非常好的结果。这就是他们的模型，一个球五边形、六边形，五边形他给它画成一些虚线，表示五边形，然后中间有双键，实际上这就是一个跟足球没有什么差别，因此管它叫碳60球或者是布基球。
下面我们再看，他这两周的工作，投到Nature上，不到十天就发表了，那么Nature，Science还有德国相应的杂志，还有Newscientist英国的，立刻在封面上报道了这个成果，这个成果是非常大的。因为这个球出来之后，就开辟了碳60化学，我们知道碳有三种，过去知道碳有两种，一种是金刚石，非常美的，但是它是无机结构。第二种是石墨，石墨就是苯环，一个平面都是苯环，苯环就是六角的了。所以，这两种结构，那苯环是有机化学的基础了，现在突然出了个碳60，是个球，新的，是碳的第三种形式，因此就出了碳60化学，就跟过去有过无机化学，有机的苯化学，现在出了一个碳60化学，这个笼子，碳球，里面是空的，你可以把很多东西放进去，它可以变成超导，你换另外一种东西放进去，它也可以变成绝缘体，然后外面可以长东西，在电子显微镜里面可以看见，你看最下角是最早的，有那么一圈、两圈，一圈差不多就是一个纳米，后来又长出几圈来，右下角又长出一圈，左上角又长了两圈，最后长到最右面，长了多少个圈，所以有人管它叫“纳米葱”，就有点像洋葱一样，一层一层剥开。1991年，一个日本的科学家叫饭岛·Iigima，它叫长出碳管来了，一个红的管子，六角面的，这个碳管，实际上是有道理的，就是我一个六角面，我可以把它围成一个圆筒再接起来，就是这个。你要是圆筒这面，把它再加个罩，半球罩，那又是五边形，这个圆柱面上可以都是六边形，这个现在属于纳米电子学，纳米科学，纳米碳管是起主导作用，因为最里面红的，不到一个纳米。你可以做一个电极发射，它是中空的，里面你可以充上不同的金属，它也可以充进氢，所以它现在吸氢的效率，比已知的任何的吸氢材料都高。
下面讲第三方面，就是二十面体准晶体，它更小，它里面的五边形是半个纳米。讲到晶体，我们就多说几句，我们知道三角形，三角形的砖我可以铺满一个地面，正方形的砖也可以铺满一个地面，六角面的砖也可以铺满一个地面。但是正五边形、正五角形和正八角形都不能够铺满地面，都会留出空隙来。所以呢，很早以前，晶体学家就说出来了，说我们不能用正五边形，晶体学里面不允许有五边形，因为一个物质里面不能有空洞，都得填满，那么你用五次对称的东西填不满，那么晶体呢，都是很多晶胞组成的，就跟我们人身体里面很多细胞组成的一样，晶胞都是一样的，跟人的细胞不一样，细胞有不同的细胞，晶体里面的晶胞都是一样的，在空间里面，无限地延伸，你像这里的三角形或者说正方形，它可以在一个平面的两个方向延伸开来，复制开来，周期的排列。我讲的周期是空间的周期，它也可以在正方形的法线方向排下去，变成一个立体的，一个立方形的晶胞的三维排列，周期性排列，所以有的人说，晶体尽管它很漂亮，玲珑剔透，但是它是死的，因为它没有变异，怎么长它都是一个相同的晶胞，没有新的东西，它不可能生长新的，没有变异。但是五边形的东西就排不了周期。下面看到，它排出非周期的，不是周期的排列，非周期的东西排出来就可以有生命，那么现在我们看看，在自然界里面有五重对称的东西。右下角，这个叫“辐射虫”，在海底下的。最下角是一个五次对称的，二十面体对称，你看一个五重对称的球，左边，左下角，五重轴在上面，下去，你看有五个瓣， 自然界里五重对称是很多的。荷兰有个画家叫Escher，非常有名，他画了很多跟对称有关的画，左边是一个海星，在二十面体的十二个顶点上放一个海星，海星尽管它不是直的，弯弯曲曲的，但是它是五次对称的，每转72度，它重复一次，然后它在三个五角形的中间是个三次对称，他放了三个贝壳，这是他画的一幅画，但是它是五次对称的。
右面也是他画的，那是个小爬虫，从小一直变大，那个白的，那里面还有黑的，可惜看不见了，它是布满了白的、黑的，三种颜色爬虫在一起，你们可以看到的，明显的是三个黑的爬虫，从小变大，这五次对称允许它逐渐逐渐变大。所以1930年左右，这个画，他的题目就是“发育的”，所谓的“发育的”就是有机的，不是像晶体的晶胞是死的。1984年以色列的科学家叫Shechtman，他在急冷的铝、锰里面，发现了五重对称的微结构。那么后来有人给它拍成电子显微像，就像花一样，它叫做二十面体花，你看一个花瓣五个瓣，右上角五个瓣，然后右边又一个花，五个瓣，左上角也是个花，也是五个瓣，这三个，五个花瓣的花，是满足三次对称的要求，也就是二十面体对称了，既有五重对称又有三重对称，这个是铝、锰里面的实物，扫描电子显微像。那么后来做它的会聚束电子衍射，你看看有五个很亮的斑，最外圈有五个，里面还有五个，那么这也是显示它内部的结构，原子排列是满足五重对称的，所以他1984年发表的时候，就有五重对称的证据，不过后来呢，人家用扫描电子显微镜和会聚束电子衍射，把结论做得更明确一点。
下面是个中国的科学家，叫鄢彦发，他在2000年左右，在美国用一种特殊的电子显微镜，可以拍到原子像。每一个亮点就代表原子，那么点越亮，表示原子量越大，我这里有铝、有镍、有钴，大家知道，镍和钴的原子量都很大，跟铁差不多，那么铝就比较轻了，小好几倍。这个准晶五次对称，在1984年发展起来，立刻在全世界引起轰动。德国的最大博物馆，慕尼黑的德意志博物馆，就在墙上做了五次对称的一个大的画面，小孩坐在那里，大家可以知道它的尺寸。
芬兰更厉害，它索性把五次对称，做成一个砖面，后面是它的科学馆，它在地上就铺成五次对称的图案。从左面数第二个人，是中国科学院当时的院长周光召同志，这个科学馆是1989年建成的，我们正好在那儿参观，于是这个芬兰招待方就请我们去参观它的科学馆，而在它的科学馆前面就铺了很大面积的，五次对称的准晶的结构。
最后我想讲一点感想，不管穹顶是几十、几百米大，或者是我的微观结构，病毒也好，碳60的球也好，或者准晶里面的原子排列也好，球状的，五重对称的，它的基本原理都是一个，就是多面体。所以学一点多面体是必要的。第二个是博学与专的结合。大家可能看起来很简单，这就是一个多面体嘛，结果是，Kluy因为细菌的研究，得了1982年的化学奖、诺贝尔奖。那三个人呢，搞碳60的，1996年得了诺贝尔化学奖。Shechtman发现了准晶，也得到瑞典科学院的最高的晶体学奖，好像得来全不费功夫，就抓来了，实际不然，他们都有很雄厚的本学科的基础，所以他既博，就是从别的学科里面得到营养，他们都从穹顶建筑得到营养，但是你还要结合，你在本专业要不精，恐怕也不会有这些发现，所以对将来想从事科学研究的人，我们专是必要的，但是不博也不行。好，谢谢大家。
主持人：好，咱们接下来，先看一看来自凤凰网站网友对郭老的提问。这第一位网友叫“中国人非常可乐”。他说，30年代，荷兰画家艾舍尔刚才您提到了，曾经描绘出五重和八重旋转对称结构的图象，那样子非常像郭老50年后发现的准晶。所以我要问两个问题，第一是我们自己的科学家，是不是大多不大关心艺术成就，如果关心的话，恐怕30年代，就可以按照艾舍尔画的画，按图索骥，一举发现准晶，不必等上半个世纪；第二，听说准晶新结构，实际上是郭老在世界上第一个发现的，为什么郭老在演讲中，只提以色列，缄口不提自己是世界第一，我知道您这是在谦虚，但是这种作风很不好，不利于扬我国威。这是网友的提问，两个问题。
郭可信：第一个问题好解答，这个艾舍尔在30年代的画，发表之后，他的画册在科学界里流行，在艺术界对他的评价不高，认为他的画艺术性不强，但是科学界很欣赏他的画，因为他的画体现了我们晶体学家研究的各种对称。所以，不是大家不知道他的画，而是你看到了画，但是没有实验证明，你还是不敢预言它。
主持人：这个实验要等50年吗？
郭可信：差不多50年。但是五重对称的概念，因为时间的关系我没有讲，从40年代逐渐就发展出来的，不是说到80年代突然（出现的）。
主持人：那不是一个意外的发现。
郭可信：也是个意外的发现，但是这个概念，有个科学继承与发展的关系，任何的科学后来的新概念，它不是孙猴子从石头缝里崩出来的样子，它都是有轨迹可循的。譬如说，我随便举个例子，有个英国很伟大的物理学家，他叫富兰克，他就研究了过冷现象，就是水应该在零度结冰，但是往往你要冷到零下5度才结冰，零度它还不结冰，他说为什么呢？就是因为水的分子是按五重对称，二十面体那么排列，那么你到零度的时候，在液体的时候，你首先要把水的二十面体对称的分子，把它打破了，然后它才能结冰，变成一个晶体，冰是晶体了，他说，在零度的时候，还没有足够的能量去把二十面体的水分子打碎，它还抱团，就结不成冰。他在1952年有这个概念，而这个被研究液体结构的人接受了，甚至被（研究）玻璃的人也接受了，我们知道玻璃它不是晶体的，它的意思是玻璃里面也是二十面原子团。那么你要玻璃结晶，现在也有结晶玻璃了，你首先也要加热，把这二十面原子团打碎，然后它才能够变成一个周期排列的晶体，所以它有个过程，有迹可循的。但是真正你找到一个物质，它完全是二十面体排列一个晶体。
主持人：耗费了50年，半个世纪的时间。好，第一个问题回答完了。
郭可信：第二个问题呢？
主持人：不利于扬我国威。
郭可信：我们是1983年开始研究高温合晶里面的内部结构。那么在1984年得出五重对称的概念，然后我写了一篇论文，预备带到美国去宣读，可巧我那年感冒了，我有很严重的气管炎的病，所以我今天穿个高领毛衣，结果病倒了，我没有去成，后来才把它写成论文，所以我们关于五重对称，关于准晶的文章，是独立地进行的，在钛里面美国是铝合金，我们是钛合金，但是我们发表的时候是1985年。
主持人：晚了一年。
郭可信：没有，我们1985年春天，他是1984年年底。
主持人：只差一点。
郭可信：也不是，怎么讲呢？以色列人是1982年就发现了，但是他不敢发表。为什么呢？五重对称，人家几十万个、上百万个晶体都证明是有周期排列，不允许五重对称，那么，你忽然报出五重对称，科学上也可能闹一个大笑话，那你一个人的名誉就破产了。
主持人：实际上以色列也不是最早发表的，而是美国？
郭可信：不是，以色列人在美国，还是这个人，他在1982年就用电子显微镜和电子衍射观察到了五重对称。
主持人：那什么意思？他在以色列不敢发表，到美国他敢发表？
郭可信：不，他工作是在美国做的，然后他请教了很多人，人家都说你不是真正的五重对称。
主持人：他很慎重。
郭可信：慎重一点，一直到了1984年，在一个会议上，他发现了美国有些理论学家，也计算出来了，说应该是液体的结构，凝固的时候，或者玻璃凝固应该是五重对称是能量最低的，他有了这个理论的验证，所以他才把这个发表出来。
主持人：那您当时是身体有问题？
郭可信：不是，我做的时候，我要去美国开会也是1984年底，1985年初。他已经在两个月前发表了，他是1984年11月发表的。
主持人：稍微晚了一点点。暂且用哲学语言说，叫必然当中的偶然，不过我们还是劝您，在以后的讲演当中，把自己也提进去，您看刚才那三位诺贝尔奖得主，人家……
观 众：我这里有两个问题想问您。刚才您就提到纳米碳管，现在大家都知道，沈阳金属所，做这个，纳米是一个很大的项目，然后因为现在社会上关于纳米的概念炒得太多太烂，这是第一个原因。第二个因为他们得到十分多的经费，对他们一些不利的说法就十分得多，我想您很清楚这中间的一些东西，所以我想请问您一下，现在他们这个纳米的研究到底到了什么样的地步，而且他们有多少的成绩能对得起他们这些经费。这是一个问题。
另外一个问题，因为您是搞电镜的专家，据说做电镜的对人的身体，尤其是对女同志的身体有很大的影响，我想问一下，这种影响到底在哪些地方，最后祝您身体健康。
主持人：第一个问题是要得罪人。
郭可信：首先谢谢你，祝我身体健康。我倒过来答吧，好答的先答。我没有发现电子显微镜的辐射有那么严重，以至于影响生儿育女，我的几个女学生，好像都没有这方面的障碍，它现在主要的电子显微镜唯一说的就是电子束打到荧光屏上附近会发射出X光，这个�
