一花一世界，一叶一菩提。在佛教看来这是一句充满人生智慧的哲理，在物理界看来这却是一道架在宏观和微观世界间难以逾越的鸿沟，直到 1895 年伦琴（图 1）发现了 X 射线（伦琴射线），人类终于拥有能向 “花和叶” 的世界窥探的钥匙。

当钥匙指引人类推开现代物理的大门，人类却对门后的世界充满未知，因为当时人们关于 X 射线的本质还没有清楚的认知。当时， X 射线究竟是微小的质点束（粒子学说），还是像光一样的波状辐射（波动学说），一直悬而未决。有一种鉴定方法就是看 X 射线能否借助含有一系列细线的衍射光栅而衍射（即改变射线方向）。要想得到适当的衍射，这些细线的间距必须大致与辐射线的波长大小相等。当时最密的人工衍射光栅，适用于一般光线。由 X 射线的穿透力得知，若X射线像波一样，则其波长要短得多——可能只有可见光波长的千分之一。制作如此精细的光栅完全是不可能的 [1]。

既然人为制作光栅如此困难，那为什么不向大自然寻求帮助呢，就像 17 世纪苏格兰数学家、天文学家詹姆斯·格雷戈里在鸟的羽毛缝间观察到了阳光的衍射现象。考虑到 X 射线的波长和晶体内部原子面间的距离相近，而且晶体与晶体之间如果有序排列，那么当一束 X 射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。1912 年德国物理学家劳厄（图 2）提出一个重要的科学预见：晶体可以作为 X 射线的空间衍射光栅。分析在照相底片上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。这一预见随即为实验所验证（图 3）。

图 1 X 射线发现者伦琴