基礎與物質的狀態

有序與無序

/ OR-der and dis-OR-der /

設想兩間滿是椅子的房間。一間裡,椅子排成筆直的行列,像劇院一樣;另一間裡,聚會過後椅子東倒西歪、四處零落。兩間房裡的椅子一樣多,但一間有序,一間無序。物質在原子的層面,也面臨同樣的抉擇。

有序,意味著原子坐在規則、重複、可預測的排列裡——知道少數幾個原子在哪,就能推知其餘全部該在何處,晶體就是如此。無序,意味著沒有這樣的圖案:位置或朝向雜亂而隨機,玻璃和液體便是如此。真實的材料落在「完美有序」與「徹底隨機」之間的一整段光譜上,偏向哪一邊,取決於一場較量:一邊是偏愛整齊堆疊的力,一邊是偏愛混亂的熱。

這之所以重要,是因為有序與無序左右著材料的行為:有序的晶體往往堅固、導電乾淨,而無序的材料則可能以有用的方式透明、柔韌或絕緣。一個微妙之處是:無序並不等於「壞掉了」或「不好」——從窗玻璃到橡膠,許多備受珍視的材料,恰恰因為原子的無序才擁有它們特別的品質。

食鹽和窗玻璃都是固體,但鹽的原子坐在完美的立方格子裡,玻璃的原子卻凍結在隨機的糾纏中——正是這種有序程度的差別,讓鹽結成小立方晶體,讓玻璃碎成光滑而無定形的碎片。

鹽是有序的,玻璃是無序的——兩者都是固體。

有序不止關乎位置:原子的磁自旋朝向也可以有序,所以一塊磁體即便原子位置本就排列完美,仍可擁有磁性的有序。

又稱
ordered vs disordered秩序与混乱秩序與混亂