自从1982年准晶（Quasicrystal）的发现至今，有关什么是晶体的辩论一直没有中断。我们知道，传统的晶体学基于晶体微观结构的周期性，晶体是绝对不会出现5次和高于6次对称轴的。准晶的电子衍射图居然出现了5次对称，只好给这个新生儿起了个“准晶”的名字，意味它类似晶体但又不是真正的晶体。L. 鲍林认为，看似5次轴的结构完全可以用已有的对称理论和他的孪晶模型解释，根本用不着大惊小怪。那时大师已年过80，比准晶发现者D. Shechtman 整整大了40岁。但后者不唯书不唯上，很快得到广泛的支持，和大师展开的一场争辩凸显优势。有人认为鲍林的模型是放了一头猫到鸽子群中间，搞得鸽子们不得安宁。

 

现在看来，准晶不仅存活下来，而且有关的研究得到飞跃的发展。从1986年在法国首届国际准晶研讨会的召开，到2008年在瑞士召开的已是她的第10届了。这届会议有来自25个国家的153位代表，除了物理，化学和材料研究的理论和实验科学家外，还有纯数学家们。

 

今年西伯利亚堪察加半岛山脉中发现令晶体学家再次震惊的天然准晶，尽管还不了解它是在怎样特殊的地质条件下稳定生成，但准晶漂亮的5次衍射花样说明我们绝不可等闲视之。

 

真实的情况看来是，呈长程有序的固体本来可有1，2，3，4，5，6和更高次对称轴的结构。只不过呈周期性的排斥5次轴等的通常晶体被我们最先所认识，而将它们称之为晶体，对于不呈周期性但仍是有序结构的固体就不算是晶体，显然这是人为的划分，是认识论上的局限。

 

传统的晶体学的对称理论完成于19世纪末。这个基于原子在空间分布的周期性的理论体系可简述为14个点阵平移类型，32个宏观的对称点群，和230个微观的空间群。这是科学史上少有的理论先于实验而建立起来的完整体系，经受了自1912年起晶体衍射近百年的考验。

 

有人撰文说准晶的发现标志晶体学定律的崩溃，因此有人竭力加以维护，像鲍林大师直到去世也都不承认准晶的存在。我们则认为，原有的理论体系仍然是正确的，但它仅是我们认识长河中的一个阶段，是真理的一个相对的组成部分。现在的任务看来不是要对这个理论大厦完全推倒重来，而是要在此基础上加以扩建和完善。那末不禁要问：究竟什么算是晶体呢？

 

1991年国际晶体学会讨论了晶体是任何一种本质上能产生不连续衍射图样的固体的定义(…by ‘crystal’ we mean any solid having an essentially discrete diagram,…)，参考文献见后。这个不再强调周期性点阵结构特征的定义似乎涵盖了原来的晶体，非公度相和准晶，但是，这个定义是建立在一种实验技术上，另一方面也没有揭示晶体的微观结构有何种共同特征，因此算不上晶体的定义。(Acta Crystallogr., 1992, A48: 922-946)

 

2002年A. L. Mackay，这位在1981年曾预言5次轴结构的现实性的晶体学家（早在1961年已故华裔数学家哈佛的王浩教授就提出了数学模型）提出他认为更为广义的晶体定义是：“ A crystal is a structure the description of which is much smaller than the structure itself .“ 这个定义富于哲理，至今没有得到积极的反应。(Struct. Chem., 2002, 13: 215-220)

 

2007年德国晶体学杂志在“什么是晶体？”主题下, 一连发表7篇文章公开地进行了“争鸣”，这里列出最后一篇文章归纳的结论：

 

“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)

 

从以上介绍看出，究竟什么是晶体的定义，实际上涉及我们对晶体认识究竟有多深的问题。最近，我们请教了 Mackay 教授（他在1985年曾访问中国和我们实验室，还被聘为当时的华中工学院的荣誉教授）。他认为这个争鸣很有意义，并且强调他所提出有关晶体的定义。

 

然而，作为一个教书匠，我们关心的是能不能提出一个既照顾到晶体学的历史，又面对准晶这一新事物的晶体学定义? 希望它既可写进教科书为初学者接受，又不至失去其科学内涵，为抛砖引玉，我们尝试提出下面的建议：

 

“A crystal is a solid that has long-range order with either translational periodicity or positional regularity.”

 

我们有意回避将衍射花样是否呈分离的点作为定义，因为那是现象而不是问题的本质所在。周期性是传统晶体学的核心，这是必须继承下来的。不具有周期性准晶等但保持位置有序必然有产生衍射的内部根源。因此，这个不见经传的晶体定义似已照顾到前面要求的方方面面。

 

晶体的微观结构具有长程有序的本质，因此可作为光栅对一定波长的光子，电子和中子等产生衍射。在实际工作中，判断是不是晶体就可借助衍射实验花样了。毒奶粉导致宝宝的尿结石并不会是晶体，因它们不会产生尖锐的衍射花样。但其成分在一定pH条件下可以重结晶。

 

应该指出的是，有人认为给晶体重新定义没有必要，大家知道它们是一类什么物质就可以了。但是必须看到，准晶晶体学虽说一定会按照它的科学道路去发展，但准晶这名词是不把它当晶体等同对待的。你有没有发现有人认为它是界于晶体与液体间的，甚至与液晶并提呢？

 

我们是一个编写教科书的大国，同名教科书的版本可能数不胜数。但是在众多的化学教材中，对于晶体定义的审订至今好像还没引起重视, 物理和材料的有关教材大致也是如此。我认为是给准晶正名的时候了！本着“不唯书，不唯上”的精神，你愿为晶体给出一个新的定义吗？