結晶態

想像一張無限延伸的壁紙：同一個圖案一次又一次、以完全規律的間距蓋印，於是從任何一個印記看出去，整張圖案都長得一模一樣。晶體就是把這個念頭搬到三維，原子排成一個在空間中週期重複的圖案。所謂結晶態，就是原子坐落在規律、重複格點上的物質狀態。大多數金屬、食鹽、石英與冰都是結晶的。

精確地說，晶體具有長程有序：只要知道一個小重複塊（單位晶胞）裡的原子在哪，你就能精確預測，即使是十億個晶胞之外，每個原子的位置。那個重複塊鋪滿整個空間。它的數學乾淨而完備：恰好有 7 大晶系、14 種布拉維晶格、230 個空間群，這是三維中所有週期重複方式的一份完成了的窮舉，不是一份還在增補的清單。

因為排列是週期性的，晶體被 X 光照射時會產生銳利的繞射斑點，那個重複就像一面光柵，這正是我們解出晶體結構的方法。週期性也讓晶體長出平整的天然晶面、擁有明確的熔點，以及隨方向而異（異向）的性質。誠實提醒：完美重複的晶體是理想化，每個真實晶體都含有缺陷（空位、差排、晶界），而往往正是這些不完美讓它變得有用。