中华学生百科全书059.pdf

物质有几态 军队有“三军”，那就是“海、陆、空”；物质有“三态”，那就是“气、 液、固”。这似乎已经成为人之常识了，可是，这回又要提醒你了，这种观 念过时了。正像现代军队已经更加细化了，什么装甲兵、通讯兵、雷达兵、 防化学兵、火箭兵、原子武器兵等等，物质的状态也更加细化了，据现在所 知，物态就不下十几种。 首先， “气、液、固”三态仍然是物质宏观下最明显的状态。就以水来 讲，水仅仅是在0℃～100℃之间，如果低于0℃，水就变成固态的冰，而高 于 100℃，水又变成气态的水蒸气。再以氢气来讲，常温下是气态，但当温 度为-253℃时，变为液态氢，当温度再低到-259℃时，变为固态氢。 但是，如果按其内部分子结构来细分的话，气态中还包含有等离子态， 液态中还包含有超流态，固态中还包含有晶态、液晶态、玻璃态、超导态和 金属氢态等等。 等离子态是指气体温度升高到几千度或几万度以后，分子或原子失去电 子成为带正电的离子，脱离原子核束缚的电子成为自由电子。这种电离气体 就是等离子态。在自然界有天然的等离子层，它能保护我们地球上的生物不 受宇宙中带电粒子的侵害。人们也可以制造人工等离子体，如等离子体切割、 等离子体喷涂、等离子状态下的辉光放电等等。 超流态是指在极低温下，在绝对温度4K以下，对于液态氦有一种特殊的 性能，它的粘滞性完全消失，从而可以沿管壁或容器壁面向上流动以至流到 外面，这就是奇特的超流态。 至于晶态、液晶态和玻璃态则是以原子的规则、对称、周期性的差异来 区分的。晶态是指物质呈结晶形状出现的，每种结晶态物质都有固定的结晶 结构，如水晶呈棱锥形，方解石呈平行六面体形，雪花呈六角形等等。有的 物质永远没有结晶体，如玻璃、沥青，它的内部结构更像液体，称玻璃态。 还有一些物质，主要是一些有机物质，介于液态和晶态之间，尤其具有晶体 的光学性质，称液晶态。 固态中比较特殊的是超导态和金属氢态。超导态是指有些金属在接近绝 对零度时呈现电阻消失的状态。目前人们又开始制造高温超导材料，使一些 人工制造的化合物在较高的温度下也呈现超导现象。另外金属氢态是氢气所 固有的一种状态，当氢气在非常巨大的压力下，氢可以变成固态，而且这时 的固态氢具有金属的特性。 人们在对宇宙中星球的观测中又发现一种质量很大、体积很小的恒星， 叫白矮星，这对物质有可能存在的状态又有所启迪。于是，人们认为，当物 质在高温高压下，可以使原子核高度紧密地挤在一起，呈现出很大的密度， 这时物质的状态称超固态。如果继续加高温度、加大压力，使原子核外部的 电子挤进质子，使质子不带电荷；物质全部成为中子的状态，这时的物质又 称为中子态。如果再加大压力，又会出现超子态、黑洞等等。 相反，高密度物质的相反状态，低密度低到真空的状态，甚至认为真空 是一种 “负能量”粒子的空间，又形成了真空态。与此相关联的各种场，如 电场、磁场、引力场，这也是物质的一种状态。 自从粒子物理发展以来，人们知道大多数基本粒子都存在有电性相反或 自旋相反的所谓反粒子，因此由反粒子组成的物态将与上述正粒子形成的物 态一一对应，这又是一大串的反物质态。 由此说来，物质到底有几态呢？让我们再回顾一遍，就可以数出来了， 它们是：气态、液态、固态、晶态、液晶态、玻璃态、等离子态、超导态、 超流态、金属氢态、超固态、中子态、超子态、黑洞、真空、场、反物质态 等等。 谁来坐镇银河系中心 古希腊人认为，人类居住的地球是宇宙中心。到 16世纪，哥白尼把它降 为一颗普通行星，把太阳作为宇宙中心天体。到 18世纪，赫歇尔认为，太阳 是银河系中心。20世纪，卡普利把太阳流放到银河系的悬臂上，离银河系中 心有几万光年之遥。 当太阳 “离开银心”之后，谁坐镇银心是天文学家关注的大问题。特别 是，银心的距离并不算远，理应把它的 “主人”搞清楚。然而，对银心的观 测并不容易，原因是银心处充满了尘埃。这层厚厚的面纱实在令人难以窥视 其中的奥秘。 随着观测手段的不断改进，人们对银心的了解也在不断增加。这主要是 接收尘埃无法遮挡的红外线和射电源。它们就像医生测人体心电图一样，从 红外线和射电波送来大量有用的信息。美国贝尔实验室的工程师詹斯基就是 最先接收到银心射电波的。 由于银心核球的红外线和射电波信号很强，它似乎不是一个简单的恒星 密集核心，它可能是质量极大的矮星群