基础与物质的状态
固体
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一把木椅,无论你把它放在地上、翻倒,还是抱着它穿过房间,它都保持着自己的形状。它不会晃荡,也不会摊开,它始终是一把椅子。这种顽固地守住自身形状的本事,正是固体的根本特征。
在固体里,原子被彼此间的力锁在几乎固定的位置上,所以每个原子只是在自己的「老窝」附近轻微抖动,而不会跑开。由于原子们无法轻易彼此滑过,整个物体便抵抗被压扁或被重塑,这正是我们感觉到的「硬」。许多固体里,原子排成整齐重复的图案,称为晶体;而在另一些固体(比如玻璃)里,原子则被冻结在一片杂乱之中。
这之所以重要,是因为固体正是我们用来建造一切的材料——金属、石头、塑料、硅芯片——恰恰因为它们能守住形状、承受载荷。一个常见的误解是以为「固体」意味着完全静止:其实原子始终因热而抖动,而正是这种永不停歇的微小运动,在你把它加热到足够程度时,最终会让固体熔化。
桥梁里的一根钢梁,几十年里承载着来往车辆而形状不变,因为它的铁原子被锁进了刚硬的晶体——它们在原地振动,却从不更换邻居。
钢梁能保持形状,因为它的原子各守其位。
并非所有固体都是晶体:玻璃是货真价实的固体,但它的原子是无序的,所以物理学家有时把它叫作非晶固体,甚至「冻住的液体」。
又称
另见