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一粒沙里看出世界，

一朵野花里见天国。

在你掌里盛住无限，

一时间里便是永远。

——威廉?布莱克（英）

　　在中国古代，人们说“上下四方曰宇，往古来今曰宙”，这便是我们的宇宙，从字面上理解，宇宙就是时间和空间的整体。人类在不断的探究中，用几何学为我们生存的空间抽象出一个个模型，我们的空间里有点、线、面，还有各种复杂的立体图形，甚至我们还暂时无法感知的空间。上期课我们感受了时间像河水一样的流动，这节课，我们将游离上下四方，在空间的维度上认识我们的世界。

　　那么，我们从什么地方开始呢？从诗人的一粒沙里开始。

　　这是一颗钻石，它的原身就是金刚石，是一种天然的矿石，由一种非常简单的元素组成——碳元素。在钻石晶体中，碳原子按照四面体的成键方式相互连接，构成正四面体。正是这种碳原子特别构造，才造就了金刚石极高的硬度。在大自然中，还有很多天然的矿石，它们的内部就是由原子或者分子按照一定的空间结构组成，最终形成这个千变万化的世界。

　　首先，我们就一起来制作矿物晶石的模型吧！

准备材料：

铅笔、尺规、橡皮、剪刀、纸张、胶水

制作方法：

按下图在厚纸上划好四个等边三角形，如图所示，阴影部分为粘贴部分，再沿虚线划痕迹以便折叠，折叠后用粘合剂粘牢即成。（也可下载图片打印）

制作资源：

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　　同学们，你可以将上面的图片下载打印出来，也可以挑选适合自己的图形用尺规来画出来！

　　你可以想象，你手中的立体图形，其实正表示的是一些矿物晶石内部原子或分子的构造方式，这些小的立体图形一个又一个连接在一起，最终组成了五色斑斓、形态万千的矿石。

　　固态物质分为晶体和非晶体。从宏观上看，自然凝结的、不受外界干扰而形成的晶体都有自己独特的、呈对称性的形状，如食盐呈立方体；冰呈六角棱柱体；明矾呈八面体等。

　　科学地说，晶体是由它们的结构来定义的。晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性，在结晶过程中，在空间排列形成具有一定规则的几何外形的固体。晶体有三个特征：(1)晶体有整齐规则的几何外形；(2)晶体有固定的熔点，在熔化过程中，温度始终保持不变；(3)晶体有各向异性的特点。

　　晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，具有长程有序，并成周期性重复排列。非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。如玻璃，外形为无规则形状的固体。

　　组成晶体的结构微粒(分子、原子、离子)在空间有规则地排列在一定的点上，这些点群有一定的几何形状，叫做晶格。排有结构粒子的那些点叫做晶格的结点。金刚石、石墨、食盐的晶体模型，实际上是它们的晶格模型。

　　“一粒沙里看出世界”，在诗人的哲思中，世间的饱暖沧桑、悲欢离合似乎都蕴含在小小的一粒沙里。在科学家的理性里，宇宙的规则，在这微小的尺度上，分毫不差的被严格地遵守着。这些微小的看不见的原子、分子，似乎被大自然之手点化过，按照一定的规则，组成了物质，这些物质又聚集在一起，相互地作用，相互地影响，又历经无数年地演化，呈现在我们眼前这美丽而又多样化的世界。

　　爱因斯坦曾说，提出一个问题往往比解决一个更重要。宇宙，在可观测的空间尺度上，它是光走亿年的长度范围，沙石，在其组成元素的尺度上，它不过是10的负十次方平米的空间范围，面对浩瀚的宇宙和五彩的沙石，你心中是否也疑问万千？在上海自然博物馆进门的墙上写到：“假如宇宙是答案，那么什么是问题？”的确，这个世界，甚至一粒小小的沙子，也许都蕴含了整个宇宙所有的规则和答案，而对于热爱科学的你，心中的问题又是什么呢？

Ｑ＆Ａ

Q：我们用指南针测定的南方真的准确吗？你有什么简便的方法就能得到准确的正南方呢？

A：1.没有指南针，可以在临近正午的时候，垂直插一根竿子，然后计录影子的长短来求得南北。

2.插一根竿子，然后在竿的周围画好多的同心圆，影子端点两次接触同一圆周，连线的中点与竿接地点的连线就是真子午。

本文部分资料选自《青少年科普教育活动资源》。