物質的物理狀態有許多種,最基本的是固體、液體和氣體。但除此之外,您還聽說過其它哪些物理狀態?小編在這裡介紹一些大多數人可能不太熟悉的物理狀態。
固體
在固體中,基本粒子的動能很小,只有微弱的振動,它們在引力的作用下,緊密地堆積在一起,並保持著固定的空間關係。根據基本粒子排列是否有序,固體可以分為兩大類,即晶體和非晶體。舉例來說,冰和金屬都是有序的晶體固體;玻璃、大部分聚合物和煤炭是無定形固體。
液體
液體中的基本粒子,就像固體中的基本粒子一樣,相互之間存在引力。但是,液體的基本粒子之間的距離比固體大,有更多的空間,因此儘管液體的體積可以保持不變,但它可以變形和流動。
氣體
氣體是沒有固定體積和形狀的流體,它的基本粒子之間有很大的空間,可以壓縮也可以膨脹。基本粒子具有很高的動能,可以自由運動,如果沒有限制和約束,它們可以向周圍的空間無限地擴散;當在有限的容器中時,它們可以填滿容器內所有的空間。
等離子體
天然的等離子體在地球上並不常見,但它可能是宇宙中最常見的物理狀態。等離子體與氣體的物理狀態十分相近,沒有固定的形狀和體積。但基本粒子的行為非常不同,等離子體的基本粒子帶有電荷,並且具有很高的動能,因此等離子體具有導電性。舉例來說,像太陽一樣的恆星從本質上來看就是溫度極高的等離子體球。地球上的高能放電現象,比如雷電、極光,也會擊穿大氣層產生等離子體。
夸克-膠子等離子體
根據大爆炸理論,在大爆炸發生後不久,宇宙溫度很高,因此沒有成形的天體。宇宙中所有的物質都混在一起,形成一種又熱又緻密的"粒子湯"。之所以稱之為「湯」,是因為它是名副其實的液體,組成這種湯的基本粒子是夸克和膠子。在地球上,科學家使用高能粒子加速器,可以模擬產生夸克-膠子等離子體。
玻色-愛因斯坦凝聚態
當物質冷卻到接近絕對零度(-273.15攝氏度)時,基本粒子的運動幾乎完全停止,粒子與粒子之間幾乎沒有動能的傳遞。所以,粒子之間開始凝聚,形成一個"超級粒子"。單個粒子失去它本身的性質,成為"超級粒子"的一部分。已知氦原子在接近絕對零度時,可以形成玻色-愛因斯坦凝聚態;在極端條件下,光子也能被凍住,形成玻色-愛因斯坦凝聚態。
超導體
當接近絕對零度時,電子可以在某些材料中暢通無阻,材料的這種零電阻狀態稱為超導電性。物理學家正在努力尋找常溫超導材料,它將為遠距離無損電力傳輸、醫療檢測等方面帶來革命性的進步。
超流體
超流體是一種完全不具有黏性的狀態,所以流動性超級強。如果將超流體注入一個像遊泳圈的環形容器中,因為沒有內摩擦力,所以不會損失動能,它可以沿著環形通道永無休止地流動。例如液氦,在接近絕對零度(<2.17K)時,就會呈現出超流體的特性。一些物理學家認為,宇宙中的中子星內部,可能存在超流體,另一些物理學家認為,宇宙中的暗物質也是超流體,還有人懷疑時空本身就是一種超流體。
簡併物質
在極高的密度或極低的溫度下,電子可以填滿原子核外所有可用的量子能級,產生一個稱為簡併壓力的反向壓力。中子星的中子會發生簡併,以防止中子星坍縮變成黑洞。
結語
宇宙中存在形形色色的物質形態,人類能掌握並利用的還很少。