物质的物质形态

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物理学上物质有六种存在形态：固态、液态、气态、等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态。固态物质具有形状和体积，它们的分子紧紧地结合在一起。液态物质也有体积，但没有形状，相比之下，它们的分子结合得要松散一些，因而液体可以被倾倒到一个容器中以测量它们的体积。气体既没有体积也没有形状，它们的分子会自由地移动，从而充满任何一个可以封闭它们的容器。等离子态是由等量的带负电的电子和带正电的离子组成。玻色-爱因斯坦凝聚态表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态（一般是基态）。即处于不同状态的原子“凝聚”到了同一种状态。
气态物质
我们的生活空间被大量气体包围着。许多古人观察到：风能够将较细的树干吹弯了腰，烧开的水中会冒出气泡。因此早期的哲学家相信有一种称为“空气”的元素存在，并具有上升的倾向。17 世纪时，托里切利证明空气和固体、液体一样具有重量。到了18世纪，化学家证明了空气是多种气体的混合物，并且在化学反应中发现了许多气体。这些新发现的气体立刻就有了实际的应用，例如从煤中提炼出的气体就可以产生光与热。
液态物质
液体的粒子会互相吸引而且离得很近，所以不易将固定体积的液体压缩成更小的体积或是拉大成更大的体积。受热时，液体粒子间的距离通常都会增加，因而造成体积膨胀。当液体冷却时，则会发生相反的效应而使体积收缩。液体可以溶解某些固体，例如将食盐放入水中，食盐颗粒好像会渐渐消失。其实是因为食盐溶于水后电离出钠离子与氯离子，并均匀分布在水中，形成一种水溶液。此外，液体还可以溶解气体或其他液体。
固态物质
固态物质具有固定的形状，液体和气体则没有。想要改变固体的形状，就必须对它施力。例如挤压或拉长可以改变固体的体积，但通常变化不会太大。大部分固体加热到某种程度都会变成液体，若是温度继续升高则会变成气体。不过有些固体在受热之后就会分解，例如石灰石。晶体与金属是最重要的两种固体。
等离子态物质
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。人们常年看到的闪电、流星以及荧光灯点燃时，都是处于等离子态。人类可以利用它放出大量能量产生的高温，切割金属、制造半导体元件、进行特殊的化学反应等. 在茫茫无际的宇宙空间里，等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高，这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。宇宙中绝大部分物质都处于等离子态，固液气才是真正的比较稀少的物质状态。只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到固态、液态和气态的物质。
凝聚态物质
玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是科学巨匠爱因斯坦在70年前预言的一种新物态。这里的“凝聚” 与日常生活中的凝聚不同，它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态（一般是基态）。即处于不同状态的原子“凝聚”到了同一种状态。
这个新的第五态的发现还得从1924年说起，那一年，年轻的印度物理学家玻色寄给爱因斯坦一篇论文，提出了一种关于原子的新的理论，在传统理论中，人们假定一个体系中所有的原子（或分子）都是可以辨别的，我们可以给一个原子取名张三，另一个取名李四，并且不会将张三认成李四，也不会将李四认成张三。然而玻色却挑战了上面的假定，认为在原子尺度上我们根本不可能区分两个同类原子（如两个氧原子）有什么不同。
玻色的论文引起了爱因斯坦的高度重视，他将玻色的理论用于原子气体中，进而推测，在正常温度下，原子可以处于任何一个能级（能级是指原子的能量像台阶一样从低到高排列），但在非常低的温度下，大部分原子会突然跌落到最低的能级上，就好像一座突然坍塌的大楼一样。处于这种状态的大量原子的行为像一个大超级原子。打个比方，练兵场上散乱的士兵突然接到指挥官的命令“向前齐步走”，于是他们迅速集合起来，像一个士兵一样整齐地向前走去。后来物理界将物质的这一状态称为玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC），它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。这就是崭新的玻爱凝聚态。
费米子凝聚态
根据“费米子凝聚态”研究小组负责人德博拉·金的介绍， “费米子凝聚态”与“玻色一爱因斯坦凝聚态”都是物质在量子状态下的形态，但处于“费米子凝聚态”的物质不是超导体。
量子力学认为，粒子按其在高密度或低温度时集体行为可以分成两大类：一类是费米子，得名于意大利物理学家费米；另一类是玻色子，得名于印度物理学家玻色。这两类粒子特性的区别，在极低温时表现得最为明显：玻色子全部聚集在同一量子态上，费米子则与之相反，更像是“个人主义者”，各自占据着不同的量子态。“玻色一爱因斯坦凝聚态”物质由玻色子构成，其行为像一个大超级原子，而“费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时，费米子逐渐占据最低能态，但它们处在不同的能态上，就像人群涌向一段狭窄的楼梯，这种状态称作“费米子凝聚态”。