物质形态13种

物质形态13种

作者：lizhimin86

我们生活空间的物质以各种各样的形态存在着,有些能用我们人的感官系统感知到物质的存在，有些通过我们人类制造的仪器设备探测到一些物质的存在，还有多少物质我们无法感知和探测，我们不得而知，但这些都是“实物”。物质具体存在的形态究竟有多少？这的确是无法说清的，也许永远也无法说清楚。经过物理学的研究，千姿百态的物质都可以初步归纳为两种基本的存在形态：“实物”和“场”。

“实物”具有的共同特点是：质量集中在某一空间，一般有比较确定的界面（气体的界面虽然模糊，但它又是由一个个实物粒子构成）。

“场”则是看不见摸不着的物质，它可以充满全部空间，它具有“可入性”。例如大家熟知的电磁波等。可以概括地说，“场”是实物之间进行相互作用的物质形态。

什么是“物态”呢？日常所知的固态、液态和气态就是三种“物态”。为什么要有“物态”的概念？因为实物的具体形态太多了，将它们归纳一下能否分成较少的几类？这就产生了“物态”的概念。“物态”是按属性划分的实物存在的基本形态，它都表现为大量微小物质粒子作为一个大的整体而存在的集合状态。以往人们只知道有固态、液态和气态三种物态，随着科学的发展，在大自然中又发现了多种“物态”。入类迄今知道的“物态”已达13种，下面简单介绍一下。

1.固态

严格地说，物理上的固态应当指“结晶态”，也就是各种各样晶体所具有的状态。最常见的晶体是食盐（化学成份是氯化钠，化学符号是NaCl）。你拿一粒食盐观察（最好是粗制盐），可以看到它由许多立方形晶体构成。如果你到地质博物馆还可以看到许多颜色、形状各异的规则晶体，十分漂亮。物质在固态时的突出特征是有一定的体积和几何形状，在不同方向上物理性质可以不同（称为“各向异性”）；有一定的熔点，就是熔化时温度不变。

在固体中，分子或原子有规则地周期性排列着，就像我们全体做操时，人与人之间都等距离地排列一样。每个人在一定位置上运动，就像每个分子或原子在各自固定的位置上作振动一样。我们将晶体的这种结构称为“空间点阵”结构。

2．液态

液体有流动性，把它放在什么形状的容器中它就有什么形状。此外与固体不同，液体还有“各向同性”特点（不同方向上物理性质相同），这是因为，物体由固态变成液态的时候，由于温度的升高使得分子或原子运动剧烈，而不可能再保持原来的固定位置，于是就产生了流动。但这时分子或原子间的吸引力还比较大，使它们不会分散远离，于是液体仍有一定的体积。实际上，在液体内部许多小的区域仍存在类似晶体的结构——“类晶区”。流动性是“类晶区”彼此间可以移动形成的。我们打个比喻，在柏油路上送行的“车流”，每辆汽车内的人是有固定位置的一个“类晶区”，而车与车之间可以相对运动，这就造成了车队整

体的流动。

3．气态

液体加热会变成气态。这时分子或原子运动更剧烈，“类晶区”也不存在了。由于分子或原子间的距离增大，它们之间的引力可以忽略，因此气态时主要表现为分子或原子各自的无规则运动，这导致了我们所知的气体特性：有流动性，没有固定的形状和体积，能自动地充满任何容器；容易压缩；物理性质“各向同性”。

显然，液态是处于固态和气态之间的形态。

4.等离子态

将气体加热，当其原子达到几千甚至上万摄氏度时，电子就会被原子"甩"掉，原子变成只带正电荷的离子。此时，电子和离子带的电荷相反，但数量相等，这种状态称做等离子态。【应当指出，并非任何的电离气体都是等离子体。众所周知，只要绝对温度不为零，任何气体中总存在有少量的分子和原子电离。严格地说来，只有当带电粒子地密度足够大，能够达到其建立的空间电荷足以限制其自身运动时，带电粒子才会对体系性质产生显著的影响，换言之，这样密度的电离气体才能够转变成等离子体。】

5．非晶态——特殊的固态

普通玻璃是固体吗？你一定会说，当然是固体。其实，它不是处于固态（结晶态）。对这一点，你一定会奇怪。

这是因为玻璃与晶体有不同的性质和内部结构。

你可以做一个实验，将玻璃放在火中加热，随温度逐渐升高，它先变软，然后逐步地熔化。也就是说玻璃没有一个固定的熔点。此外，它的物理性质也“各向同性”。这些都与晶体不同。

经过研究，玻璃内部结构没有“空间点阵”特点，而与液态的结构类似。只不过“类晶区”彼此不能移动，造成玻璃没有流动性。我们将这种状态称为“非晶态”。

严格地说，“非晶态固体”不属于固体，因为固体专指晶体；它可以看作一种极粘稠的液体。因此，“非晶态”可以作为另一种物态提出来。

除普通玻璃外，“非晶态”固体还很多，常见的有橡胶、石蜡、天然树脂、沥青和高分子塑料等。

6.辐射场态

1851年英国物理学家法拉弟提出了场的概念。1887年和1888年，德国物理学家赫兹两次通过实验证实了电磁场（电磁波）的存在，确证了电磁波的速度等于光速。 1905年著名物理学家爱因斯坦在创立狭义相对论时，提出了有名的质能公式E=mc2 根据质能公式，狭义相对论阐明了物质与能量的关系，深刻地揭示了电磁场的本性。狭义相对论指出，电磁场是物质的一种形式，具有能量和质量，具有波动性和粒子性（波粒二象性）。狭义相对论还指出，电磁场与

普通物质的区别在于，它不具有静止质量，但具有动质量。 1915年爱因斯坦在创立广义相对论时，提出了引力场和引力波的重要概念，并创立了有名的引力场方程。广义相对论指出，在宇宙空间中引力场和引力波是广泛存在的，阐明了引力场与物质的不可分割性。后来，天文观测证实了爱因斯坦的这一崭新的科学观点。根据科学发现，人们把自然界的物质划分为实物和场两大形态，场包括电磁场和引力场等。电磁场和引力场辐射整个宇宙空间，没有不可介入性。在一定条件下，电磁场和实物粒子可以相互转化。由此可知，自然界不存在没有物质的空间，即使是真空，也并非空无一物。真空中，即使没有实物粒子，也存在引力场和充满了热辐射。热辐射，即各种波长的电磁波组成的粒子，统称光子。本世纪六十年代的天文观测发现，在整个宇宙空间（包括真空）始终存在着3K微波背景辐射。象这种具有辐射作用的引力场和电磁场（包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线和γ射线等），人们称之为辐射场态物质，又叫真空场态物质，即物质的第六态。

7．液晶态——结晶态和液态之间的一种形态

“液晶”现在对我们已不陌生，它在电子表、计算器、手机、笔记本电脑和电视机等的文字和图形显示上得到了广泛的应用。

“液晶”这种材料属于有机化合物，迄今人工合成的液晶已达5000多种。

这种材料在一定温度范围内可以处于“液晶态”，就是既具有液体的流动性，又具有晶体在光学性质上的“各向异性”。它对外界因素（如热、电、光、压力等）的微小变化很敏感。我们正是利用这些特性，使它在许多方面得到应用。

7．超固态

在140万大气压下，物质的原子就可能被“压碎”。电子全部被“挤出”原子，形成电子气体，裸露的原子核紧密地排列，物质密度极大，这就是超固态。一块乒乓球大小的超固态物质，其质量至少在1000吨以上。

已有充分的根据说明，质量较小的恒星发展到后期阶段的白矮星就处于这种超固态。它的平均密度是水的几万到一亿倍。

8．中子态

假如在超固态物质上再加上巨大的压力，原子核也能被“压碎”，这时候原于核只好宣告解散，从里面放出质子和中子。从原于核里放出的质子，在极大的压力下会和电子结合成为中子。物质呈现出中子紧密排列的状态，称为“中子态”。中子态物质的密度更是吓人，它比超固态物质还要大十多万倍呢！一个火柴盒那么大的中子态物质，重30亿吨，要有960000多台重型火车头才能拉动它！在宇宙中，估计只有少数的恒星，才具有这种形态的物质

已经确认，中等质量（1.44～2倍太阳质量）的恒星发展到后期阶段的“中子星”，是一种密度比白矮星还大的星球，它的物态就是“中子态”。

更大质量恒星的后期，理论预言它们将演化为比中子星密度更大的“黑洞”，目前还没有直接的观测证实它的存在。至于“黑洞”中的超高压作用下物质又呈现什么物态，目前一无所知，有待于今后的观测和研究。