最初，人们可能在想知道物质的组成等诸多原因的指引下去探索物质的结构。原子概念的提出就与此有很大关系。到了17世纪左右，许多学者已经在尝试用球和整体分子等模型去理解晶体为何有规则的几何外形等特性。他们对晶体结构的理解更多的是针对自然界的矿物晶体。这些晶体与其他矿物一起聚集成岩石。岩石的结构包括矿物晶体的结晶完整程度、颗粒大小和形态，以及晶粒等组成（含空隙）的相互关系。

我们在野外捡拾一块石头，用肉眼往往可在其断面上看到一个个大小、形态和颜色互不相同的颗粒、块状物或带状条纹等。这些粗大颗粒、块状物或带状条纹等构成岩石的宏观结构（图8.1和图8.2）。18世纪末，地质学家主要凭肉眼和放大镜、基本的物理和化学方法（如莫氏硬度、酸）已认识到岩石是由矿物颗粒组成的且具有一定的结构。他们还按矿物成分区分了岩石，并使地质学进入了初创时期。

图8.1　岩石的宏观结构形貌1(www.daowen.com)

图8.2　岩石的宏观结构形貌2

与此同时，人们对人造材料（如青铜、钢和瓷器）结构的认识就不像对岩石那么清楚了。仅凭肉眼，人们是无法看出这些人造材料是否有像岩石那样的颗粒、空隙等，更不用说知道它们在微观尺度具有一定的精细结构。所以，直到18世纪，人们都认为青铜、钢和瓷器等人造材料不具有内部精细结构。

然而，还是有极少的学者意识到人造材料可能具有不同尺度的结构。比如，Renéde Réaumur（1683—1757年）在仔细观察钢的断口后，推测钢具有内部精细结构。而合金具有精细结构的证据最早来自对铁陨石的观察。这要归功于曾是印刷匠的奥地利学者Aloys von Widmanstätten（1754—1849年）。偶然中，他将收集的陨石剖开，并将剖切面抛光。然后他用化学腐蚀剂蚀刻抛光面，得到了凹凸不平的花纹。接下来，他用模印法将这些花纹印在纸上而获得天然图案。用此方法，Widmanstätten获得了许多陨石的天然图案。他采用的方法与我们今天获得金相图的方法非常相似。后来，他把此方法用在Elbogen铁陨石上（主要含Ni-Fe合金）。结果他观察到了这块陨石中的“微观”结构。但该结构还是由比较粗大的部分组成，故肉眼可见。那为什么不用显微镜呢？