相變

把一鍋水加熱，很長一段時間裡沒什麼戲劇性的事發生——它只是變暖。然後，恰好在 100°C，有個開關被撥動了：水開始沸騰，化作蒸汽。這種因為輕輕撥動溫度或壓強，而從一種物態突然變成明顯不同的另一種物態，就是相變。

「相」是物質按某一種特定方式組織起來的狀態——冰，原子被鎖死在僵硬的圖案裡，是一個相；液態水，分子彼此滑動著錯過，是另一個相。相變就是這樣一個點：條件的微小改變，把整團物質從一種排佈整個推向另一種排佈。最叫人驚訝的是它能有多突然：相差不到一度，就把固態的冰和流動的水分隔開，儘管兩者由完全相同的分子構成。之所以會發生轉變，是因為在轉折點上，兩種排佈在能量和無序程度上的代價恰好相等，於是天平整體傾倒。

相變之所以重要，是因為它無處不在——沸騰、結冰、磁鐵受熱失去磁性、金屬遇冷變成超導體。一個常見的誤解是，相變只意味著固、液、氣之間的轉換。其實物質還能以更微妙的方式改變，比如突然變得有序或帶上磁性，物理學家把這一切都算作相變。