有序與無序

退一步、越過所有個別名詞，每一個固體頭上都懸著一個大問題：它的原子排列是有序，還是無序？有序與無序就是這道根本分野，從一端完美重複的晶體，到另一端全然隨機的排列，中間坐落著玻璃、部分有序的合金與準晶，構成一整條光譜。

認清有序有好幾種，會很有幫助。位置有序講的是原子坐落何處；化學（或置換）有序講的是每個位置由哪種原子佔據；而有序又可以是長程的（橫跨整個晶體重複）或短程的（只在近鄰之間）。舉例來說，黃銅合金可以有完美的位置有序（原子在規律格點上），卻是化學無序的（銅與鋅隨機共用那些位置），而加熱或冷卻能讓它在有序與無序之間切換，這叫做有序-無序轉變。

這道分野組織了整個領域：結晶（長程有序）、非晶（僅短程）、以及非週期的準晶（有序卻不週期）。材料落在哪一邊，決定了它會不會給出銳利繞射斑點、有沒有明確熔點，以及它大部分的行為。誠實提醒：完美的有序與完美的無序都是理想化；每個真實材料都活在兩者之間，即使高度有序也帶著缺陷，即使高度無序也帶著局部秩序。