劉樹田

大千世界,物質紛呈。各種物質均處于一定的狀態(tài)之中,物質所處的狀態(tài)簡稱為物態(tài)。所謂物態(tài),就是指物質在一定條件下所處的相對穩(wěn)定的狀態(tài)。研究物態(tài)及其變化規(guī)律是物理學的基本任務之一，隨著物理學的發(fā)展，人們對物態(tài)的認識也越來越全面，越來越深刻。下面我們就來簡要地了解一下，迄今為止人們對物態(tài)的一些研究成果。

傳統(tǒng)說法：物質有三態(tài)

按傳統(tǒng)的觀點，物質有三態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。當組成物質的原子或分子距離很近時，分子間的引力和斥力都很大，由于強大的分子力的約束，原子或分子只能在各自的平衡位置做振幅微小的無規(guī)則振動，此時物質能夠保持一定的體積和形狀，這就是固態(tài)；當原子或分子的分子間距離相當大時（如大于分子直徑的10倍以上），原子或分子間的作用力可以忽略不計，這時原子或分子可以自由地做無規(guī)則運動，既沒有固定的形狀也沒有固定的體積，這就是氣態(tài)；如果原子或分子間的距離既不像固態(tài)時那樣小，也不像氣態(tài)時那樣大，物質就表現(xiàn)為有一定的體積但沒有固定的形狀，這就是液態(tài)。以上物態(tài)分類簡單明了，似乎也很全面。其實不然，隨著對物質結構研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)這樣的分類過于籠統(tǒng)且不夠全面。

對傳統(tǒng)三態(tài)說的質疑

首先，固態(tài)和液態(tài)之間往往沒有嚴格的界線。固體分為晶體和非晶體。晶體有確定的熔點（如在一個標準大氣壓1013.25百帕下，冰的熔點是0℃），從微觀上看，組成晶體的粒子排列是非常規(guī)則的；而非晶體既沒有規(guī)則的微觀結構，也沒有確定的熔點，其熔解過程實際上是一個從固態(tài)軟化為液態(tài)的過程（軟化過程的溫度范圍稱為軟化溫度)。當非晶體處在它的軟化溫度范圍內時，無法確定物質是處于固態(tài)還是液態(tài)。那么，這是什么態(tài)呢？

其次，按傳統(tǒng)的三態(tài)說，膠體的歸宿也成了問題。人們把分散相微粒的直徑在1～100納米之間的分散體系叫做膠體。膠體的性質既不同于固體也不同于液體，屬于介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種中間狀態(tài)。

再次，有一種懸浮液，它在電場的作用下可發(fā)生液體—固體的轉變。當外加電場強度大大低于某個臨界值時，它呈液態(tài)；當電場強度大大高于這個臨界值時，它就變成固態(tài)；在電場強度的臨界值附近， 這種懸浮液的黏滯性隨電場強度的增加而變大，這時很難說它是呈液態(tài)還是呈固態(tài)。

最后，人們在對宇宙和微觀領域研究過程中，一些新的物質形態(tài)不斷被發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的三態(tài)說無法對新的物質形態(tài)進行描述，因此，對物態(tài)分類進行修正和完善就成為歷史發(fā)展的必然。

新的分類：物質有六態(tài)

1. 凝聚態(tài)。為了消除一些物質狀態(tài)無定論的尷尬，人們把固態(tài)、液態(tài)和介于兩者之間的各種狀態(tài)，以及稠密氣體的物態(tài)統(tǒng)稱為物質的凝聚態(tài)。之所以把這些狀態(tài)統(tǒng)稱為凝聚態(tài)，是因為這些狀態(tài)物質中的粒子（原子、離子、分子）間均存在相互作用，粒子間的相互作用力對物態(tài)的存在起了主導作用，因此可以用統(tǒng)一的規(guī)律加以描述。

2. 氣態(tài)。物質的氣態(tài)在這里專指稀薄氣體的物態(tài)。氣態(tài)物質中粒子間的相互作用非常小，近似地可以忽略不計。

3. 等離態(tài)。當氣體分子的能量進一步增大，分子運動更加劇烈時，氣體分子高度電離成正離子和電子的混合集團，這種狀態(tài)稱為等離態(tài)。等離體由帶正電的離子和帶負電的電子，也可能還有一些中性的原子和分子所組成，粒子的運動是完全無規(guī)則的。

4. 超固態(tài)。當壓強超過10²⁴大氣壓，密度超過10¹⁴～10¹⁵ 千克／米3時，原子坍塌了，原子外圍的電子被擠壓到原子核的范圍，這種狀態(tài)稱為超固態(tài)。在宇宙中，這種狀態(tài)的物質廣泛存在。超固態(tài)又可分為性質完全不同的中子態(tài)和黑洞，在宇宙空間中已經(jīng)觀察到了這兩種物態(tài)的存在：當核外電子被擠壓進原子核內，與核內質子結合成中子時，物質轉變成中子氣狀態(tài)，稱為中子態(tài)，中子星就處于這種狀態(tài)中；若恒星的質量很大，最終它就會坍塌為黑洞。黑洞的密度比中子星的密度大得多，在黑洞內引力非常強，任何物質（包括光）都不能從中逸出，而外界的物質卻能被吸入其中。人們可以借助黑洞對外界的引力作用，探測黑洞的存在。

5. 粒子態(tài)。當?shù)入x體被徹底電離時，核外電子完全被剝離，形成原子核和電子的混合集團。這時如果等離體的能量繼續(xù)增加，就可能導致原子核也分裂為自由的質子和中子，形成由基本粒子組成的粒子氣狀態(tài)，稱為粒子態(tài)。如真空中的電磁波，亦即光子氣，是自然界中常見的粒子態(tài)物質?，F(xiàn)在實驗室里有可能在小范圍短暫的時間內制造出粒子態(tài)物質，如將一團氫氣中的氫分子完全離解和電離，就形成了由質子和電子組成的粒子態(tài)的氫。

6. 夸克態(tài)。粒子態(tài)往下一個層次的物態(tài)應該是粒子分解成夸克而形成夸克氣的態(tài)，稱為夸克態(tài)。由于在實驗中尚未發(fā)現(xiàn)自由夸克，因此夸克態(tài)是否存在尚有待實驗的證實。

人類對自然界的認識是不可窮盡的，揭示自然界規(guī)律的理論總是被不斷修正和逐步完善的?？梢钥隙?，人們研究物質形態(tài)的步伐不會止于此，而會一直向前走。