基础与物质的状态
凝聚态
/ kun-DENST MAT-ter /
随手拿起身边几乎任何东西——一把勺子、一杯水、一扇窗、冰箱上的磁铁——你拿着的就是凝聚态物质。「凝聚」二字的意思不过是:原子被紧紧地挤在一起、彼此相碰,而不是各自自由地乱飞。凝聚态研究的,正是当你把多到惊人的原子挤得足够近、让它们时刻能感觉到彼此时,会发生什么。
更确切地说,凝聚态物理研究的是物质的致密相,首先是固体和液体——在那里,每一勺里大约有上万亿亿亿个原子,靠彼此之间的力维系在一起。值得注意的是,这庞大的一群竟然表现得井然有序、可以重复:金属会导电,玻璃是透明的,冰是坚硬的。物理学家试图从底层的原子、电子和作用力出发,去解释这些日常的性质。
这之所以重要,是因为日常生活和技术中几乎一切材料——半导体、磁体、超导体、塑料——都是凝聚态物质,所以这个领域支撑着现代工程的大半。但要坦诚一句:尽管底层的粒子简单、也研究得很清楚,如此之多粒子的集体行为往往真的很难预测,凝聚态里还有许多谜题悬而未决。
一根普通的铜线就是凝聚态在起作用:万亿个铜原子排成规则的晶体,一片共享的电子海在其间流动,这正是为什么铜线摸上去是硬的、却又能导电。
一根铜线:众多原子聚在一起,给出单个原子所没有的性质。
凝聚态比「固体」这个词更宽泛:它也包括液体,以及超流体、超导体这类奇特状态——只要原子密到足以强烈相互作用,都算。
又称
另见