提示:本文前面內(nèi)容涉及一些物理化學(xué)術(shù)語(yǔ),不感興趣可直接跳到文末的的結(jié)晶視角部分看要點(diǎn)。
物理學(xué)家盧瑟福有句名言:
一切科學(xué)要么是物理學(xué),要么是集郵術(shù)。
有趣的是,盧瑟福卻獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)——那個(gè)年代化學(xué)只是物理的一個(gè)分支??茖W(xué)大廈的結(jié)構(gòu)如下:
物理是基礎(chǔ),化學(xué)是物理的應(yīng)用,生物學(xué)則是化學(xué)的應(yīng)用,認(rèn)知科學(xué)是生物學(xué)的應(yīng)用,而心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)都是這些基礎(chǔ)科學(xué)的組合應(yīng)用。
「結(jié)晶」是我2020年前半年的關(guān)鍵詞,我從這個(gè)詞中收獲了一些有啟發(fā)的思路。還特意花時(shí)間研究這個(gè)詞的物理化學(xué)現(xiàn)象。
結(jié)晶概念讓我對(duì)學(xué)習(xí),對(duì)如何做筆記有了更深刻的認(rèn)知。并將我做筆記,組織知識(shí)的方法命名為「結(jié)晶筆記」,是原來(lái)卡片方法的一次升級(jí),會(huì)體系化的在知識(shí)星球分享。
結(jié)晶的三個(gè)含義
在現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典中,結(jié)晶的釋義有三個(gè):
物質(zhì)從溶液、熔融體或氣態(tài)里形成晶體的過(guò)程。常用于提純物質(zhì)。
晶體物質(zhì)。
比喻珍貴的成果:如愛情的結(jié)晶,勞動(dòng)的結(jié)晶。
結(jié)晶的兩個(gè)步驟:形核與生長(zhǎng)
結(jié)晶是一個(gè)相變[1]的過(guò)程,從液相或氣相變化到固相,首先得有一個(gè)附著點(diǎn),這個(gè)附著點(diǎn)就是晶核,它是晶體的生長(zhǎng)中心。因此結(jié)晶首先需要一個(gè)「核」,形核就是形成晶體的生長(zhǎng)中心。
形核的兩種方式
晶核的形成有兩種方式,一種是自發(fā)的,一種是非自發(fā)的。
自發(fā)形核:溶液絕對(duì)純凈,無(wú)任何雜質(zhì),只依靠溶液的能量變化直接形核,又叫均質(zhì)形核。這顯然是一個(gè)非常理想的狀態(tài),物質(zhì)不可能有100%純凈。自然界大部分形核都是非自發(fā)形核。
非自發(fā)形核:依附于某些雜質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)而形成晶核,又叫異質(zhì)形核。我們熟悉的雪花,就是通過(guò)非自發(fā)形核結(jié)晶。
高空中懸浮的灰塵顆粒,或者微小的粉塵,都能吸附小的水珠(高空中的水蒸氣遇冷形成微小的水珠),這些都可以成為晶核。
晶核通過(guò)不斷吸附水珠,重量變大,受重力作用,無(wú)法懸浮在高空,于是便掉落下來(lái),當(dāng)氣溫較低時(shí),便形成雪花,氣溫較高時(shí)便下落為雨。
圍繞晶核不斷長(zhǎng)大的過(guò)程就是晶體生長(zhǎng)。
晶體生長(zhǎng)的兩個(gè)條件
晶體生長(zhǎng)是原子按晶體點(diǎn)陣規(guī)律要求,逐個(gè)占據(jù)適當(dāng)位置而與晶體穩(wěn)定牢靠地結(jié)合起來(lái)的過(guò)程。
我們可以推知,讓晶體生長(zhǎng)需要的條件:
第一,液相要不斷地向晶體供應(yīng)原子,這就要求液相有足夠高的溫度,以使液態(tài)原子具有足夠的擴(kuò)散能力;
第二,要求晶體表面能夠不斷而牢靠地接納這些原子。
二者缺一,晶體無(wú)法生長(zhǎng)。
結(jié)晶的難易
大部分礦物和有機(jī)分子容易結(jié)晶,結(jié)晶的質(zhì)量一般較好,即無(wú)明顯缺陷。而較大的生物化學(xué)顆粒,如蛋白質(zhì),往往難以結(jié)晶。分子結(jié)晶的難易程度取決于原子力(礦物物質(zhì))、分子間力(有機(jī)和生化物質(zhì))或分子內(nèi)力(生化物質(zhì))的強(qiáng)度。
下面是我從自然界的結(jié)晶現(xiàn)象出發(fā),獲得的一些啟發(fā)視角,可以稱為「結(jié)晶視角」。
結(jié)晶視角
001 結(jié)晶筆記的「結(jié)晶」也有三層含義:
是想法從混亂的思緒中變清晰的過(guò)程。
明確的想法。
比喻珍貴的成果:思想的結(jié)晶,集體智慧的結(jié)晶。
002 我們不會(huì)自發(fā)學(xué)習(xí)。只有當(dāng)環(huán)境變化時(shí),大腦才有吸收外界信息的意愿,才會(huì)學(xué)習(xí)。
003 使無(wú)序的想法結(jié)晶,需要外界提供一個(gè)「晶核」,晶核讓想法可附著,就如同雪花需要灰塵顆粒。結(jié)晶筆記的晶核是問(wèn)題,是概念。也就是說(shuō)結(jié)晶筆記是基于問(wèn)題,圍繞概念而展開。
004 晶核(概念或問(wèn)題)要生長(zhǎng),大腦得持續(xù)活躍——類似于液相有足夠高的溫度。同時(shí)要保持開放,通過(guò)接納外部信息,想法就會(huì)長(zhǎng)大,變得清晰。
005 晶體向四周擴(kuò)散生長(zhǎng)。結(jié)晶筆記不依賴類目,不以層次組織,而通過(guò)相互關(guān)聯(lián)生長(zhǎng),讓原創(chuàng)的、有趣的想法涌現(xiàn)。
006 不求一次理解。有意義的概念和模型,很難一次理解(大分子很難結(jié)晶)。將它分解或者通過(guò)多個(gè)視角理解。做2.0版的盲人摸象——不過(guò)早下結(jié)論,分別摸清楚每個(gè)部位,當(dāng)摸遍所有部位后,就能努力拼出整頭大象的樣子。
007 結(jié)晶筆記的目的是創(chuàng)造思想和實(shí)踐的穩(wěn)定子配件,豐富我們的心智模型工具箱。
這些將自然現(xiàn)象跟思考方法強(qiáng)拉硬扯只為方便理解,不是嚴(yán)格的論證。但我有一個(gè)樸素的信念,如果一個(gè)創(chuàng)造事物的方法跟已存在的自然現(xiàn)象吻合,這種方法有更強(qiáng)的生命力,更近于「道」。
就象晶體管和神經(jīng)元的底層原理相通,而編程的設(shè)計(jì)模式是從建筑模式獲得了的啟發(fā),大自然才是最高明的算法設(shè)計(jì)師。而大自然用結(jié)晶算法,創(chuàng)造了極美的自然現(xiàn)象,看下圖。

這張gif是我從B站錄的,是微距鏡頭下真實(shí)的結(jié)晶之旅,文末有清晰視頻鏈接,你會(huì)驚嘆自然的神奇。
最近各類筆記工具升級(jí)的升級(jí),開發(fā)新品的開發(fā)新品,欣欣向榮,熱鬧非凡。但一個(gè)東西的價(jià)值不在于它是什么,而在于它被怎么使用。
如果筆記工具需要一場(chǎng)革命,那么筆記技術(shù)更需要一次變革。我希望通過(guò)開發(fā)結(jié)晶筆記技術(shù),幫助我們更清晰的思考,更深刻的理解自我。
B站視頻:微距鏡頭下的結(jié)晶之旅
https://www.bilibili.com/video/BV1z4411J7W9
注釋:
[1]相變:物質(zhì)從一種相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相的過(guò)程。物質(zhì)系統(tǒng)中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同,與其他部分具有明顯分界面的均勻部分稱為相。與固、液、氣三態(tài)對(duì)應(yīng),物質(zhì)有固相、液相、氣相。
推薦閱讀
√ 公眾號(hào)「行為設(shè)計(jì)學(xué)」
非常理想,特別現(xiàn)實(shí)。產(chǎn)品化自己,建立知識(shí)體系,積累認(rèn)知財(cái)富,過(guò)一種幸福完整的人生。