刘树田

大千世界,物质纷呈。各种物质均处于一定的状态之中,物质所处的状态简称为物态。所谓物态,就是指物质在一定条件下所处的相对稳定的状态。研究物态及其变化规律是物理学的基本任务之一，随着物理学的发展，人们对物态的认识也越来越全面，越来越深刻。下面我们就来简要地了解一下，迄今为止人们对物态的一些研究成果。

传统说法：物质有三态

按传统的观点，物质有三态：固态、液态和气态。当组成物质的原子或分子距离很近时，分子间的引力和斥力都很大，由于强大的分子力的约束，原子或分子只能在各自的平衡位置做振幅微小的无规则振动，此时物质能够保持一定的体积和形状，这就是固态；当原子或分子的分子间距离相当大时（如大于分子直径的10倍以上），原子或分子间的作用力可以忽略不计，这时原子或分子可以自由地做无规则运动，既没有固定的形状也没有固定的体积，这就是气态；如果原子或分子间的距离既不像固态时那样小，也不像气态时那样大，物质就表现为有一定的体积但没有固定的形状，这就是液态。以上物态分类简单明了，似乎也很全面。其实不然，随着对物质结构研究的不断深入，人们发现这样的分类过于笼统且不够全面。

对传统三态说的质疑

首先，固态和液态之间往往没有严格的界线。固体分为晶体和非晶体。晶体有确定的熔点（如在一个标准大气压1013.25百帕下，冰的熔点是0℃），从微观上看，组成晶体的粒子排列是非常规则的；而非晶体既没有规则的微观结构，也没有确定的熔点，其熔解过程实际上是一个从固态软化为液态的过程（软化过程的温度范围称为软化温度)。当非晶体处在它的软化温度范围内时，无法确定物质是处于固态还是液态。那么，这是什么态呢？

其次，按传统的三态说，胶体的归宿也成了问题。人们把分散相微粒的直径在1～100纳米之间的分散体系叫做胶体。胶体的性质既不同于固体也不同于液体，属于介于固态和液态之间的一种中间状态。

再次，有一种悬浮液，它在电场的作用下可发生液体—固体的转变。当外加电场强度大大低于某个临界值时，它呈液态；当电场强度大大高于这个临界值时，它就变成固态；在电场强度的临界值附近， 这种悬浮液的黏滞性随电场强度的增加而变大，这时很难说它是呈液态还是呈固态。

最后，人们在对宇宙和微观领域研究过程中，一些新的物质形态不断被发现，传统的三态说无法对新的物质形态进行描述，因此，对物态分类进行修正和完善就成为历史发展的必然。

新的分类：物质有六态

1. 凝聚态。为了消除一些物质状态无定论的尴尬，人们把固态、液态和介于两者之间的各种状态，以及稠密气体的物态统称为物质的凝聚态。之所以把这些状态统称为凝聚态，是因为这些状态物质中的粒子（原子、离子、分子）间均存在相互作用，粒子间的相互作用力对物态的存在起了主导作用，因此可以用统一的规律加以描述。

2. 气态。物质的气态在这里专指稀薄气体的物态。气态物质中粒子间的相互作用非常小，近似地可以忽略不计。

3. 等离态。当气体分子的能量进一步增大，分子运动更加剧烈时，气体分子高度电离成正离子和电子的混合集团，这种状态称为等离态。等离体由带正电的离子和带负电的电子，也可能还有一些中性的原子和分子所组成，粒子的运动是完全无规则的。

4. 超固态。当压强超过10²⁴大气压，密度超过10¹⁴～10¹⁵ 千克／米3时，原子坍塌了，原子外围的电子被挤压到原子核的范围，这种状态称为超固态。在宇宙中，这种状态的物质广泛存在。超固态又可分为性质完全不同的中子态和黑洞，在宇宙空间中已经观察到了这两种物态的存在：当核外电子被挤压进原子核内，与核内质子结合成中子时，物质转变成中子气状态，称为中子态，中子星就处于这种状态中；若恒星的质量很大，最终它就会坍塌为黑洞。黑洞的密度比中子星的密度大得多，在黑洞内引力非常强，任何物质（包括光）都不能从中逸出，而外界的物质却能被吸入其中。人们可以借助黑洞对外界的引力作用，探测黑洞的存在。

5. 粒子态。当等离体被彻底电离时，核外电子完全被剥离，形成原子核和电子的混合集团。这时如果等离体的能量继续增加，就可能导致原子核也分裂为自由的质子和中子，形成由基本粒子组成的粒子气状态，称为粒子态。如真空中的电磁波，亦即光子气，是自然界中常见的粒子态物质。现在实验室里有可能在小范围短暂的时间内制造出粒子态物质，如将一团氢气中的氢分子完全离解和电离，就形成了由质子和电子组成的粒子态的氢。

6. 夸克态。粒子态往下一个层次的物态应该是粒子分解成夸克而形成夸克气的态，称为夸克态。由于在实验中尚未发现自由夸克，因此夸克态是否存在尚有待实验的证实。

人类对自然界的认识是不可穷尽的，揭示自然界规律的理论总是被不断修正和逐步完善的。可以肯定，人们研究物质形态的步伐不会止于此，而会一直向前走。