大自然的周期性
陜西靖邊波浪谷有一種壯觀的地質現象，紅色的砂巖層層疊疊，呈現獨特的環狀或層狀結構，讓人感受到千百萬年風、水和時間的雕琢。這種結構在地質上稱之為李澤崗環（liesegang ring）。
我們還可以在自然界發現很多類似的環狀或層狀結構，比如瑪瑙的環狀條紋、樹木的年輪、水波紋及其在岸邊沙土上留下的波痕、甚至光或微觀粒子的幹涉條紋……這背後的原因各有不同，但其中的共同之處卻是大自然的周期性。
為了更好地理解一些地質現象的環狀條紋，采用半固體瓊脂膠作為反應介質，可以制備有趣的氫氧化鈷環狀沈澱。稱量瓊脂加入CoCl2水溶液加熱融化後倒入試管，凝固後在上方加入少量水合肼作為堿源。隨著水合肼向下方瓊脂中的擴散，不斷形成綠色的α-Co(OH)2沈澱。由於半固體凝膠中的擴散障礙以及所形成的周期性濃度梯度，沈澱以環狀形式周期性出現並不斷向下生長。取決於局部反應物濃度的差異，在環狀綠色沈澱的中間形成紅色的顆粒狀b-Co(OH)2沈澱。靠近管口部份由於氧氣的存在，生成了棕色的b-Co(OH)3沈澱。而且這三種沈澱在掃描電鏡下呈現不同的形貌，尤其是綠色的α-Co(OH)2呈現美麗的花狀，花瓣的厚度僅僅約61 nm。
振蕩反應
大自然充滿節奏感！與時間關聯的周期性現象在大自然中普遍存在。日升日落、四季輪回、月圓月缺、潮消潮漲、老蚌明珠、樹木年輪，無一不是與時間相關的周期性現象！
化學中存在一種有趣的周期性的振蕩反應。在某些反應過程中，組分的濃度會忽高忽低，呈現周期性變化的現象。
著名的鈉跳反應就是一種周期性的化學反應。在盛有水和煤油的試管中放入一小塊鈉。由於水的密度大於沒有，因此水在下，煤油在上。鈉的密度在水和煤油之間，鈉進入煤油後迅速下沈，一旦接觸到水，迅速和水發生劇烈反應，產生氫氧化鈉和氫氣，而氫氣附著在鈉的表面帶動鈉塊上升到煤油表面，在此過程中釋放氫氣，然後再次下沈，如此迴圈，呈現周期性跳躍。
1921年美國柏克萊加州大學的布雷用碘做催化劑研究過氧化氫的分解時，註意到系統中碘的濃度及氧氣的生成速率均隨時間產生周期性變化。這被認為是人們首次正式發現化學振蕩反應，但當時並未引起重視。
1958年，俄國化學家別洛索夫（Belousov）和紮鮑廷斯基（Zhabotinskii）報道了一種有趣的化學反應：以鈰離子作催化劑，在酸性條件下檸檬酸被溴酸鉀氧化時，溶液在無色和淡黃色兩種狀態間進行周期性的振蕩。該反應被稱為Belousov-Zhabotinskii反應，簡稱B-Z反應，後來也叫做化學鐘。
現代動力學奠基人、比利時諾貝爾獎獲得者普利高津領導下的布魯塞爾學派於1969年提出了著名的耗散結構理論，認為體系遠離平衡態時，在特定的動力學條件下，無序的均勻定態可以失去穩定性，產生時空有序的狀態，這種狀態稱之為耗散結構。在化學振蕩中，濃度隨時間和空間有序的變化可以看作一種化學波，這從熱力學上證明了化學振蕩反應的機理，化學波和物理波的關聯值得深思。振蕩反應的研究有助於我們理解自然、生命和社會中無處不在的周期性振蕩現象。
自組織
有一年的元宵節，突然發現鍋裏煮的元宵形成了整齊的錯位排列，這頓時讓我想起了原子的排列，想起了更多的有序結構：
在原子層面，有各式有序排列原子的金屬晶體和原子晶體。1990年，IBM公司利用STM針尖移動吸附在金屬鎳表面上的原子，將35個氙原子排布成「IBM」三個字母，每個字母高5 nm，每個氙原子間最短距離約為1 nm，人類模仿自然，透過原子的搬遷實作了原子排列的有序化，這意味著人類有可能創造自然界中不存在的分子或物質，也意味著人類有可能實作原子水平的可控性。
在分子層面，有分子自身折疊而成的有序結構，也有分子之間相互作用形成的有序結構，比如蛋白質的多級折疊、抗體的Y形、兩親性表面活性劑形成的肥皂泡、硫醇在金屬表面有序排列……這些內容一般認為是我們通常所說的分子自組裝的主要內容；
在生命層面，有磷脂雙分子層為主的細胞膜以及整個細胞、組織、器官、系統、整個生命體，都可以看作宏觀體系下的有序組織；這一點從它們的英文名稱都可以看出來，比如細胞的英文是cell，原意為小格子，最早在顯微鏡下看到的植物細胞就是一格一格整齊排列的有序結構；組織的英文是tissue，但是作為動詞組織的應為卻是organize，本身就是有序化的意思；器官是organ，是organize的名詞形式，意思是由細胞和組織構成的有序的體系，這裏昆蟲的復眼可以很明顯看出它的有序性。更高層次的系統和生命體本身都意味著有序的系統，甚至蜂巢也是一個有序結構。
在非生命領域，透過控制反應條件，人工合成圓形、立方、多面體、線狀、片狀、花狀、放射狀等各種形狀的納米材料，這也是一種有序的組織；學者李鈺皓利用MnS納米顆粒隨著環己烷風幹而形成均勻的單層結構，這也是一種自組織行為；美輪美奐的晶體寶石又何嘗不是自組織行為的結果呢？
大自然充滿各種有序結構，有序和無序的統一構成了整個的自然界，從廣義上說，無序又何嘗不是一種特殊的有序呢？
期望這樣的聯想與思考，能為我們帶來啟發。詳細內容可見【化學的文化密碼】一書。
