Question

物质是不是只有固体、液体、气体三种形态?

Answer 1

当大量的微观粒子在一定的温度和压力下相互集聚为一种稳定的结构状态时,就叫做“物质的—种状态”,简称物态.一般说来,任何一种物质,在不同的温度、压力和外场(如引力汤、电场、磁场等)影响下将呈现不同的物态.有时一种物质在某种温度和压力下,有几种不同的物态同时存在,从而把整个物体分为几个均匀的部分,每个均匀部分称为一个“相”.这时,每一种物态就是一个相.同一种物态下也有可能同时存在若干个“相”的情形.
在本世纪以前,人们还只能从物体的宏观特征来区别物质的状态；一切具有固定形状和体积,又不易形变的物态叫固态；物体具有一定体积但外形随容器而变,且易于流动的状态叫液态；若物体的形状和体积均随容器而变,容器敞开时,物质粒子就逃之夭夭,这种状态就是气态.人们常说“物质有三态”,就是指一种物质能以固体、液体或气体出现.
但从物质内部的结构来考虑,就远不止三态了.有些固体,内部的分子或原子以规则、对称、周期性的结构状态出现,叫结晶态.另一些所谓固体,如玻璃、沥青、电木、塑料等等,虽然在常温常压下也具有固定的体积和外形,也不明显地表现出流动性,但内部结构却更像液体,这种状态叫玻璃态.不少有机物质,介于液态和晶态之间,存在一种既具有流动特性,又具有某些类似晶体的光学性质,这种物态被称为液晶态或介晶态.气体被加热至万度以上高温或被辐时之后,原子可能会电离,整个气体将成为带正电的离子和带负电的电子所组成的集合体,而且正负电量相等,这两种离子的集聚状态叫等离于态.如果使物体处于极低温度条件下,例如在绝对零度以上若干度,某些金属的直流电阻将趋近于零,这叫做超导态.在极低温下,有的液体(如液态氦)的粘滞性也完全消失,便叫做超流态.另一方面,也可通过改变压力来改变物质的状态,例如在巨大的压力下,氢可以转变成具有金属特性的固态,叫金属氢态.
天文学家已发现,在离地球很远的太空中,有一种质量大而体积小的恒星,叫白矮星,其内部的压力和温度大得使物质原子的所有电子都脱离了原于核而成为自由电子,并使所有光身的原子核像晶体那样,高度紧密、规则地堆砌起来,自由电子则在其间混乱地运动着,由于其密度很高,便称为超固态.还有另一种恒星,其内部的温度和压力远远超过白矮星的温度和压力,在强大的压力下,把原子核外的所有电子都“挤”进原子核里与质子结合成中子,而且大部分原于核不再维持其原有的结合状态,因此星球外壳的物质几乎变成了由中子组成的流体,其密度也大大越过白矮星的密度,这种高密度物态叫中子态,故这种恒星叫中子星.但中子态还不是密度最高的物态,科学家们认为,可能存在一些密度更高的物态,如超子态、反常中子态、黑洞或白洞等等,并且在理论上已计算出这些物态能够稳定存在的条件.
不管是低密度还是高密度物态,虽都是由各种实物粒子集聚而成的,但人们在研究物质的性质时往往把大多数物态作为连续体看待,这仅是处理问题的一种近似方法而已.即使是无实物占据的真空也并非空无一物,而是充满着我们无法直接察觉的“负能量”粒子的空间,形成一个广阔无边的真空海洋,所以真空也是物质存在的一种形态.
现在已发现大多数基本粒子都存在质量相等而电磁性或其它一些物理性质相反的粒子,叫做反粒子,如反质子、反中子等等.于是科学家们推测,也许存在一个由“反粒子”组成的“反世界”,那里物质的状态与我们现在所处的“正”世界物态应当一一对应,统称为反物质态.
总之,从物质的宏观外形及是否容易形变等特征来看,我们说物质有固液气三态.而从物体内部结构特征来看,实际上存在更多的物态.而且随着科学的发展,人类对物质的认识将愈加深入,必会有新的物态发现.