非晶質固體（amorphous solid）

把彈珠慢慢倒進罐子裡，讓它們一層層整齊落定，你會得到類似晶體的東西：彈珠疊成完美的重複網格，你只要拍一次照，就能永遠預測它的樣子。現在把同樣的彈珠「快速」倒進去，讓每一顆隨落隨卡。每顆彈珠仍然以差不多的間距碰著五、六個鄰居——沒有人漂浮在空無中——但整齊的行列不見了。沒有重複的網格，沒有能貫穿整個罐子的圖樣。這堆卡死的彈珠，就是非晶質固體的日常寫照：一種堅硬的固體，它的原子被凍結在雜亂、類似液體的排列中，而不是晶格裡。

非晶質固體的決定性特徵，是「缺乏長程有序（long-range order）」。它不像晶體，沒有單位晶胞、沒有晶格、沒有能延展到整個試樣的週期性。但這裡有一個初學者幾乎都會忽略的重點：它「並非」毫無結構。它保有鮮明的短程有序（short-range order）——每個原子仍有一組界定清楚的最近鄰，位於確定的距離、以及大致確定的鍵角上。舉例來說，在非晶矽（amorphous silicon）中，每個矽原子仍坐在由四個鄰居構成的四面體中心、鄰距約 2.35 埃（angstrom），與晶體中一模一樣；失去的只是那種能讓你預測十個或一百個間距之外原子位置的長程對位。由於沒有晶格，非晶質固體不會產生尖銳的繞射斑點——只有寬闊、瀰漫的暈環——因此必須用統計方式描述，靠徑向分布函數（radial distribution function），而不是靠一份整齊的原子座標清單。

非晶質固體就在你身邊：窗玻璃、光纖裡的二氧化矽、太陽能電池與平面顯示器裡的非晶矽、黑曜岩、硬糖，以及許多藥物。它們通常是把液體冷卻得夠快、讓原子在排成晶體之前就被凍住而製成的，或是把原子沉積得太快、以致找不到自己的結晶位置。關於用詞有一個誠實的提醒：非晶（amorphous）與玻璃（glass）常被鬆散地當作同義詞，但嚴格說來，「玻璃」是把液體淬過玻璃轉變（glass transition）而成的那種特殊非晶質固體。經由其他途徑——氣相沉積、輻射損傷、球磨——製成的非晶質固體雖然是非晶，卻嚴格說來不算玻璃。