一种更好的物质分类法
我们最初是凭手感给物质的状态分类的——固体硬、液体流、气体飘。这管用，但物理学家更偏爱一个更深的问题：里头的原子有多有序？ 这个观念，即有序与无序，最终被证明才是区分各种物质形态的真正钥匙。
想象一座剧院。有序，是观众坐进编了号的座位：一排排笔直，人人都遵循同一个图案，只要你知道一个人坐在哪，就能猜出所有人都在哪。无序，是中场休息时在大厅里乱晃的人群：还是那些人，还是挤在一起，却毫无章法可言——知道一个人的位置，对下一个人毫无帮助。原子可以选择任一种排法，而当我们说「固体」或「液体」时，真正命名的，正是这个选择。
读出每种状态里的有序程度
如今，三种熟悉的状态沿着这条「有序到无序」的标尺，漂亮地排成了一列。固体（想想冰，或任何晶体）最为有序：原子坐在整齐、重复的图案里，每一个都永远守着同样的邻居——这就是入座的观众。液体则部分无序：原子仍相互接触、彼此拥挤，却会四处游走、不断更换邻居，于是那种整齐的长程图案就消失了——这就是大厅里的人群。气体则彻底无序：原子远远飞散，彼此之间毫无关系可言。
- 固体——高度有序：位置固定、邻居固定，呈现重复的图案。
- 液体——部分有序：仍挤在一起、彼此相碰，但邻居不断变化。
- 气体——完全无序：原子相距很远、位置随机，毫无图案。
相：物质能采取的不同形态
物理学家给物质每一种不同的形态都起了个名字，叫相。所谓相，就是材料从头到尾都保持一套统一性质的状态——冰是一个相，液态水是另一个相，水蒸气是第三个相。同样的原子、完完全全相同的水分子，却因为原子的排列方式和运动方式不同，而成了三个不同的相。
妙就妙在，许多相变（如熔化、沸腾）会在一个明确的临界点突然发生，而非渐进。冰不会随着升温慢慢变软糊；它一直坚挺到 0°C，然后才熔化。这种陡然的转变——相变——本身就是一种涌现效应：一整群原子几乎是异口同声地决定重新排列。相变我们后面会正经地讲到；眼下只需记住这个观念：物质以一个个截然不同的相存在，相与相之间有着清晰的边界。
温度：在有序与混乱之间的旋钮
是什么把物质从一个相推向另一个相？主要是温度。回想一下，温度不过是热运动的一种度量——原子颤动得有多剧烈。低温时颤动温和，束缚力足以把原子留在它们有序的「座位」上。把温度调高，颤动便会狂野到足以把这份有序摇散，将材料推入一个更加无序的相。
所以，把温度想象成一个旋钮。把它往低、往冷的方向拧，有序就赢——原子冻结成整齐的图案。把它往高拧，无序就赢——原子打破队形、开始流动，继而四散自由飞开。这一个旋钮，与束缚力相互权衡，掌管着从冻结的固体一路到散乱的气体的整道阶梯。
气体之外：第四种状态
把温度旋钮继续往上拧、越过气体，新东西就出现了。让它热到足够——几千度——原子相撞得如此猛烈，以至于电子都被直接撞飞出去。剩下的，便是一锅翻腾的、由裸露的原子核和自由电子构成的「汤」，叫做等离子体。它常被称为物质的第四种状态；尽管在地面上它显得稀奇，它其实是宇宙中最常见的状态：恒星，包括我们的太阳，都是一团团巨大的等离子体。
而这个旋钮往另一头拧也别有洞天。把温度调向最最寒冷的极端，物质能做出比日常生活中任何事都更离奇的事——毫无摩擦地流动、毫无电阻地导电。这些同样是截然不同的相，诞生于一种更深层的、量子式的有序。它们是这道攀登路上更高处等着你的几颗明珠，而你刚刚学到的「有序对无序」这个观念，正是把它们看清楚的那面透镜。