导读：物质的七态 在自然界中，物质以各种形态出现。千差万别，极不统一。但是，就他们的基本结构特点来说，却可以区分为不多的几类，每一类叫物质的一种状态。例如，大家熟知的有固态、液态、气态三种态。现代科学家还发现物质有其他的状态，如等离子态、中子态
物质的七态
在自然界中，物质以各种形态出现。千差万别，极不统一。但是，就他们的基本结构特点来说，却可以区分为不多的几类，每一类叫物质的一种状态。例如，大家熟知的有固态、液态、气态三种态。现代科学家还发现物质有其他的状态，如等离子态、中子态（超固态）、场、反物质等等
各种态的特点：
我们常碰到的物质是由许多分子组成的。每个分子是由若干个原子组成的。每个原子又是由一个带正电的原子核和它周围的若干个带负电的电子组成的。原子核又是由若干个质子和中子组成的。质子带正电，和电子带的负电的电量一样多。中子不带电。质子华人中子的质量相差不多，都约是电子质量的1840倍。电子、质子和中子，都是目前人们认识的构成物质的基本单元，因此又叫做“基本粒子”。已发现的基本粒子不止这三种，还有u子、介子、超子等等。目前已发现的基本粒子已有三百余种，有的质量很小，有的质量相对地很大，有的带正电，有的带负电，有的不带电。从分子到基本粒子，由于他们非常微小，都不能用肉眼直接看到，所以统称微观粒子。我们常看到的以某种状态出现的物质，都是这些粒子以很大数目聚集而成的宏观物体。不同的状态，实际上不过是这些微观粒子的不同的聚集形式而已。像固态、液态、气态就是以分子或原子为基本单元的三种不同的聚集状态。
固态
各种金属看来好象没有一定的天然形状。但他们也是晶体。因为实际上，一大块金属是又许多小晶粒组成的。
有些固体是非晶体，起内部的分子或原子的排列没有按一定的严格的规律。把石英晶体熔化后在冷却成的固体，叫石英玻璃，就是一种非晶体。一般的玻璃也是非晶体。在这些非晶体内部，原子的排列也并非完全没有规则。只是在大范围内没有规律性。但对每一个原子来说，其近邻的原子排列还是有规则的。如装在石英玻璃中，一个硅原子的近邻总是四个氧原子，而一个氧原子的近邻总是两个硅原子。在大范围内分子或原子的有规则排列，叫做远程有序。单晶就是远程有序的固体。只是在每个原子的近邻才有的有规则排列，叫做近程有序。玻璃就是一种近程有序的固体。
近年来研究得很多，而且应用已经非常广泛的高分子（即同一个分子中有很多的原子），固体材料（如聚乙烯、尼龙、有机玻璃等）的晶态和非晶态呈现更为复杂的情况。这些材料的每个分子都是由很多的分子连成的长链，由他们组成的固体，其非晶态常常是杂乱地扭绕在仪器的乱线团。经过某些特别的处理，这些长链也能排列整齐，形成缨状微束，而形成晶体。有时，长链也会按一定规则折叠起来形成大块片状的高分子晶体。在自然界中，绝大多数固体都是晶体。整个岩石矿物界（除少数例外）、金属、大多数无机化合物和有机化合物（包括上述高分子化合物）都是晶体。甚至植物的纤维也是晶体。
液态
液态不同于固体的外部特征是具有一定的体积，但因为有流动性而不再是固定的有规则的排列。和晶体相比，液体分子失去了远程有序。但试验证明，在液体内近程有序性是保持着的。从这一点来说，液体和非晶态固体具有同样的结构，只是液体的每一团小的有序区域可以相对移动。从这个意义上说，非晶体固态不是严格意义上的固体，它不过是一种过于浓稠的或过冷的液体罢了。
液体中分子的有序的程度随流体分子的种类而有不同。近年来研究得很多，而且得到广泛应用的液体晶态，叫液晶就是一种有序程度相当高的液体。除了流动性外，它在很多方面类似晶体。
目前知道的液晶有近晶型液晶。它的分子呈棒状、棒与棒并起来排成一层一层的，每层中分子的排列虽是杂乱的，但层与层之间保持相对稳定。这种液晶的流动性只是在层与层之间的滑移，这层分子的有序性是相当高的。有序性差一些的是向外型液晶。他的棒状分子虽然取向一致，但是不再分层。有些电子计算器或电子手表的数字显示用的就是这种液晶。还有一种液晶，它的分子也排列成层，每层中分子的长轴，逐层沿一个方向转一个小角度。就像一摞铜板由下到上逐个转过一个角度那样。这种液晶叫胆瑙型液晶。
气态
气态不同于液态的是，在这种分子的聚集态理，连近程有序也不存在了。气体分子间的距离比固体或液态分子间的距离太得多。气体分子间的相对位置完全不固定，而成为一种完全混乱的状态。
等离子态
对液态加热使之温度升高，可以使他转化为气体。如果对气体再加热，温度再升高，回游什么结果呢？在通常的气体中，物质的最小单元是分子。气体温度升高是，分子的运动速度就增大。这使得两分子相碰时，会相互撞“碎”，而分解成单个的原子。这种与原子喂基本单元而组成的气体叫原子气体。
使原子气体的温度再升高，原子运动的速度也增大，最后，可以增大到两原子相撞时，会把原子撞“碎”的程度。这时原子中的一个或几个电子被撞出来，在空间自由移动。这种电子叫自由电子。剩下来的少了电子的原子就带了正电，叫 正离子。（温度实在太高时，原子中的电子都可能被剖掉，而只剩下原子核。）一个中性的原子分解成几个电子和正离子的过程叫做电离。在几千度的高温下，气体中的几乎所有原子都电离成了正离子和电子。这种高速运动着的正离子和电子组成的物体叫做等离子体。他的气体的结构有很大不同。物质的这种状态叫等离子态，通常又叫物质的第四态。
除了高温下分子的相撞能导致分子的电离外，在气体中放电（如空中的电闪）也能导致电离。气体受到辐射线（如紫外线、X射线、y射线）的照射，他的原子也能电离。
由于等离子体中的离子带有电荷，而且能自由移动，所以他具有很大的导电性。再加上他有很高的温度和流动性，所以就回游多方面的应用。利用等离子束来切割金属就是一个常见的离子。还可以用极细的等离子束来做手术刀，进行外科手术。近年来等离子体已被用来做磁流体发电的工作物质。在受控热核反应中，也利用等离子体，来得到极高的温度。更有人设想，用等离子体来作喷射发动机，为宇宙飞船提供电力，这种发动机比现在的火箭发动机的推力大得多。
在地面上要得到等离子体是要用很复杂的装置的。自然存在的等离子体是没有的。但是在地球以外，太阳和恒星都是热的几乎全部电离了的（如太阳表面温度六千度，中心温度达两千万度）物质，他们都是等离子体。星际气体由于受到恒星的辐射线的照射也是电离的，所以也是等离子体。因此，可以说，宇宙中绝大部分的物质都是质子和电子，因而也是等离子态。这一厚层大气叫电离层。他对地球表面的无线电通讯有着十分重要的作用。
在地球上，我们可能接触和研究利用的离子聚集态都可以分别列入上述四态中。
在地球以外，宇宙是无限大的，物质的状态还有其他种类。
中子态
宇宙是无线的，在地球之外，除了上述物质的几种状态外，人们还发现有另一种粒子的聚集态，叫中子态，也叫超固态。有一种星就是中子态物质构成的，叫中子星。
宇宙中有很多很多的恒星。每个恒星就是一个太阳，它们的温度都很高，能自行发光。发光的能量是从哪里来的呢？现在已有足够的证据证明，其能量是由恒星中的粒子,在极高的温度下进行的原子核的热核反应。在反应过程中，高温等离子体的气体压力和所发出的光的辐射压力向外，促使恒星膨胀消散，但恒星内部物质对外层物质的万有引力产生巨大的内压力，欲使恒星体积缩小。正是由于这两种相反的压力达到了平衡，才使恒星保持一定的稳定体积。我们的太阳目前就是这种情况。
但是，恒星内的原子核并不能无限期地进行下去，“核燃料”也有“烧”完的时候。随着核燃料要被烧完，恒星辐射出的能量的越来越少，向外的辐射也越来越小，因而，引力所产生的向内的辐射越来越大。由于这个压力的压缩作用，恒星内的粒子越挤越紧，到核反应不能在维持是，这压力会大到一定的程度，致使原来为等离子体中束缚的电子完全挤进原子核中，和其中的质子结合成中子。这样等离子体不再存在叻，都成了中子。这时的恒星已到了它的老年期，这就是所谓的中子星。这种在异常巨大的压力下（比太阳中心的压力……十亿大气压还要大得多得多！）完全由中子聚集成的物质就叫中子态。理论的推算指出，一个中子星的质量和我们的太阳差不多，但直径只有几十公里，其密度可达到10^15克/厘米^3＝10^9吨/厘米^3。一颗黄豆大小的中子态物质的质量可以达到几千万吨之多！
中子星除了密度极大之外，还有一个特点是它能按严格的周期向外发射电磁波，特别是X射线。由于这种周期性的辐射，中子星又叫做脉冲星，1967年发现的之一颗脉冲星的发射周期是13373秒，其周期的稳定性简直可用来作为计时的标准。到1975年为止，已肯定的中子星有147颗之多。
中子态物质算最密的物质了吗？还不能这么说，天文学研究指出，恒星到中子态阶段还有可能再收缩一阵子，最后成为异常致密、引力大到以致任何物质一掉进去就不能再出来的程度，连它自己发的光也不能向外传播了。它成为完全黑暗的东西了。这种“死了”的恒星被称作“黑洞”。
场
半个多世纪以来，科学上已确定，除了上述的粒子聚集态以外，场也是物质存在的一种形态。
什么是场？你或许知道电场和磁场。电荷的周围有电场，而运动的电荷周围又有磁场。认识到场是一种物质，是和人们认识到有运动的电场和磁场有密切关系的。无线电广播、电视广播都是通过发射台把电场和磁场由天线向四周传播除去。这就是电磁波，电磁波就是场的一种形式。光也是一种电磁波。光和电磁波等统称为电磁场。场即有质量，也有能量，也有动量。在这一点上它和我们通常熟悉的，由粒子组成的物质一样。我们的收音机、电视机所以能收到广播或电视，实际上就是收到了从广播电台或电视台发送的这种电磁场的能量的反映。
场不像粒子那样具有集中于很小区域的质量或能量，也不具有粒子那种单个的可数性。长总是弥漫于较大的空间。例如，一个电荷周围都弥漫着电场。无线电台工作时，它周围各处都弥漫着电磁场。另一方面，场的运动不像粒子那样具有一定的轨道。场的运动总是采取波动的形式。运动的电磁场又叫做电磁波就是这个道理。
除电磁场外，在原子核内，质子和中子之间，也有一种场，它不同于电磁场，叫核场或介子场。它也是场这种形态的物质。万有引力场也是一种场，现在人们也认为它是一种物质。如果你能想象到在宇宙空间，到处传播着恒星的光，各恒星之间又都有万有引力的作用，恒星的原子核内也有场的作用，那么你就可以认识到在整个宇宙中，场这种物质状态，也是极其普通遍地存在着的。
场和粒子虽然有区别，但是随着科学的发展，这种区别慢慢地消失了。本世纪初发现场具有粒子的性质。例如，对于光，它产生的光电效应，只有用光波具有粒子性才能说明。因此，我们可以说，光是由一个个粒子组成的。这种粒子叫光子。各种电磁波都由相应的光子组成。电荷之间的电或磁的作用就是以光子为中间媒介而实现的。同样，已经证明，和核场相应的也有一种粒子，叫介子。质子和中子之间的相互作用就是以介子做媒介而实现的。
不但场具有粒子性，本世纪20年代，又证明了粒子具有波动性。电子、质子、中子的运动，特别是在原子内的运动，也明显地表现出波的特性。因此，从更一般的意义上说，粒子也是一种场。
场具有粒子性，粒子具有场的性质。把物质的这两种形态概括起来，自然界物质即具有粒子性，也具有场的性质（或说波动性），这就是物质具有波粒二现象的说明。
场和物质粒子的相互联系还表现在它们能互相转化上。一束y射线（或说一个y光子），在一定条件下可以变成两个粒子，一个是带负电的电子，另一个是和电子质量一样的带正电的正电子。这一过程叫电子对产生。相反，一个电子和一个正电子相遇，它们都要消失而变成y光子。这种正、负电子相遇而消失的过程叫电子对的湮灭。
波粒二象性以及场和粒子可以相互转化，体现了客观物质世界的统一性。这是近代自然科学的重大成就之一。
反物质
自然界中，除了带负电的电子外，还有一种正电子，它在其他方面都和电子一样，而且电量与电子的电量相等。对于电子来说，这种正电子叫它的反粒子。它的存在是在本世纪20年代，首先从理论上指出的。而在1932年人们在实验室中正式发现了它。最常见的是电子对中出现的正电子。在很多原子核反应中，它也常作为一种生成物的出现。
在随后的研究中，人们又从理论上指出，反质子和反中子的存在。反质子和质子的差别只在于电荷符号的不同，它带负电。反中子和中子一样都不带电，其区别在于磁性。中子具有磁性，而且不停的旋转。中子的旋转轴方向和小磁铁的N极指向相反，而反中子则相同。1955年在实验室中相继发现了反质子和反中子。它们都是用高速质子撞击另一个质子时产生的。
现在，关于基本粒子的研究证明，已发现的300多种基本粒子，都是正反成对存在的。由于过去我们认为物质都是电子、质子、中子等构成的，所以这些反粒子统称为反物质。应当指出的是，有些粒子的存在形式只有一种，并无正反之分，或者说，这种粒子本身就是自身的反粒子。光子是这种粒子，中性π介子也是这样的粒子。
通常的氢原子由一个电子围绕一个质子构成。同样可以想象更为复杂的反原子，它的核由反质子和反中子组成，而外围绕着若干正电子。在反原子中，各个反粒子的运动和物质原子中的普遍粒子完全一样，它们具有相同的能量，因而它们发的光和相应的物质原子发的光也完全一样。
在地球上，自然的反粒子和反物质是不存在的。在核反应中，产生的反粒子，由于被相应的大量的正常粒子包围，所以产生出来没多久就会和相应的正常粒子结合而湮灭，同时放出γ光子。但这并不是说，在地球以外的宇宙中，反物质也不能以自然形态存在。当然，物质和反物质同处于一个星体中是不可能的，因二者碰在一起就要湮灭。人们设想反物质星体存在还有一条“理由”，就是自然界的对称性。
一般来说有固态，液态，气态、结晶水和自由水。
一、结晶水，这是水与某种有机物，在特定时期与水分离形成自由水的一种存在形式。在新陈代谢较慢的细胞中结晶水含量大
二、自由水。就是普通的液态水。可以熔解其他物质及调节生命活动。在新陈代谢旺盛的细胞中含量大。动物体内一般是自由水。
扩展资料：
水（化学式：H₂O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，无毒。在常温常压下为无色无味的透明液体，被称为人类生命的源泉。水，包括天然水（河流、湖泊、大气水、海水、地下水等）{含杂质}，蒸馏水是纯净水，人工制水（通过化学反应使氢氧原子结合得到的水）。
水是地球上最常见的物质之一，是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要作用。它是一种狭义不可再生，广义可再生资源。
纯水可以导电，但十分微弱（导电性在日常生活中可以忽略），属于极弱的电解质。日常生活中的水由于溶解了其他电解质而有较多的正负离子，导电性增强。
地下水与地表水
地下水——有机物和微生物污染较少，而离子则溶解较多，通常硬度较高，蒸馏烧水时易结水垢；有时锰氟离子超标，不能满足生产生活用水需求。
地表水——较地下水有机物和微生物污染较多，如果该地属石灰岩地区，其地表水往往也有较大的硬度，如四川的德阳、绵阳、广元、阿坝等地区。
原水与净水
原水——通常是指水处理设备的进水，如常用的城市自来水、城郊地下水、野外地表水等，常以TDS值（水中溶解性总固体含量）检测其水质，中国城市自来水TDS值通常为100～400ppm。
净水——原水经过水处理设施处理后即称之为净水。
纯净水与蒸馏水
纯净水——原水经过反渗透和杀菌装置等成套水处理设施后，除去了原水中绝大部分无机盐离子、微生物和有机物杂质,可以直接生饮的纯水。
蒸馏水——以蒸馏方式制备的纯水，通常不用于饮用。
纯化水和注射用水
纯化水——医药行业用纯水，电导率要求<2μs/cm。
注射用水——纯化水经多效蒸馏、超滤法再次提纯去除热原后可以配制注射剂的水。
自由水和结合水
自由水——又称体相水，滞留水。指在生物体内或细胞内可以自由流动的水，是良好的溶剂和运输工具。水在细胞中以自由水与束缚水（结合水）两种状态存在，由于存在状态不同，其特性也不同。自由水占总含水量的比例越大，使原生质的粘度越小，且呈溶胶状态，代谢也愈旺盛。
结合水——是水在生物体和细胞内的存在状态之一，是吸附和结合在有机固体物质上的水，主要是依靠氢键与蛋白质的极性基（羧基和氨基）相结合形成的水胶体。
参考资料：
silvanapalacios和Simon Coop，这篇论文的合著者，在ICFO实验室操纵实验装置。出处：ICFO
磁强计测量的方向，强度或相对变化的磁场，在一个特定的点在空间和时间。磁强计应用于许多研究领域，可以帮助医生通过医学成像观察大脑，或者帮助考古学家在不挖掘地面的情况下揭示地下宝藏。
一些非常有趣的磁场，例如大脑产生的磁场，非常弱，比地球磁场弱10亿倍，因此，需要非常灵敏的磁强计来探测这些弱磁场。为此，人们发明了许多奇特的技术，包括超导装置和激光探测原子蒸气。即使是使钻石有颜色的杂质也被用作磁性传感器然而，到目前为止，所有这些技术的灵敏度都停留在同一水平上，这意味着一些磁信号太微弱而无法检测。
物理学用一个叫做每带宽能量分辨率的量来描述这种限制，写为ER，一个组合空间分辨率，测量的持续时间和感测区域的大小。大约在1980年，磁传感器达到了超导水平 ER= ħ 从那以后，没有一个传感器能做得更好( ħ ，发音为“h bar”，是基本普朗克常数，也称为作用量子）。
能量超过极限
发表在 PNAS公司 ICFO的研究人员Silvana Palacios，Pau Gómez，Simon Coop和Chiara Mazzinghi，由ICREA教授Morgan Mitchell领导，与来自阿尔托大学的Roberto Zamora合作，报告了一部小说磁强计这是之一次实现了每能量带宽的能量分辨率远远超过这个极限。
在这项研究中，研究小组使用单畴玻色-爱因斯坦凝聚体来制造这种奇特的传感器。这种冷凝物是由铷原子组成的，在近乎完美的真空中通过蒸发冷却冷却到纳米开尔文温度，并通过光阱抵抗重力。在这种超低温下，原子形成了一种磁超流体，它对磁场的响应与普通指南针相同，但可以在零摩擦或零粘度的情况下重新定向。因为这个，一个非常小的磁场会导致冷凝物重新定向，使微小的磁场可以检测到。研究人员表明，他们的玻色凝聚磁强计已达到每带宽的能量分辨率 ER=0075ħ ，比以前任何技术都要好17倍。
质量优势
有了这些结果，研究小组证实了他们的传感器能够探测到以前无法探测到的磁场。这种灵敏度可以通过更好的读出技术进一步提高，或者使用由其他原子组成的玻色-爱因斯坦凝聚体。玻色爱因斯坦凝结水磁强计在研究材料的物理性质和寻找宇宙暗物质方面可能直接有用。
最重要的是，研究结果表明 ħ 这并不是一个难以逾越的极限，这也为其他极为敏感的磁强计打开了大门。这一突破对于神经科学和生物医学来说是很有趣的，在那里，对极弱、短暂和局部磁场的探测可以使大脑功能的新方面的研究成为可能。
为了对我们周围的世界进行一些最精确的测量，科学家们倾向于使用一种称为原子干涉术的技术，将测量范围缩小到原子尺度。
现在，科学家们首次使用专门设计用来将科学有效载荷携带到低地球空间中的探空火箭，在太空中进行了这种测量。对于从基础物理学到导航领域的科学应用，这是朝着能够在太空中执行物质波干涉测量法迈出的重要一步。
科研人员已经在探空火箭上建立了原子干涉技术的技术基础，并证明了这样的实验不仅可以在地球上进行，而且可以在太空中进行。
干涉测量是一个相对简单的概念。取两个相同的波，分离它们，重新组合它们，然后用它们之间的微小差异（称为相移）来测量产生这个距离的力。
这称为干涉图样。一个著名的例子是LIGO的光干涉仪，它测量引力波：一束光被分成两个数英里长的隧道，从镜子上反弹并重新组合。由此产生的干涉图样可以用来探测数百万光年外黑洞相撞产生的引力波。
原子干涉法利用原子的类波特性，实现起来有点困难，但有一个小得多的优点。它将在太空中非常有用，在太空中它可以用来测量像重力这样的物体，达到很高的精度；因此，一个德国研究小组多年来一直在努力实现这一目标。
之一步是创造一种叫做玻色-爱因斯坦凝聚态的物质状态。它们是由原子冷却到绝对零度以上的一小部分（但没有达到绝对零度，此时原子停止运动）形成的。这导致它们下沉到更低能量状态，移动极慢，并在量子叠加中重叠——产生一个高密度的原子云，就像一个“超级原子”或物质波。
这是干涉测量的一个理想起点，因为原子的行为都是相同的，该团队在2017年首次使用探空火箭，用铷原子气体，在太空中实现了玻色-爱因斯坦凝聚体的创造。
由此产生的干涉图显示了探空火箭微重力环境的明显影响，表明只要稍加改进，这项技术就可以用来高精度测量这种环境。
计划于2022年和2023年进行的下一步研究是再次尝试这项试验，使用单独的铷和钾的玻色-爱因斯坦凝聚体来观察它们在自由落体下的加速度。
由于铷原子和钾原子的质量不同，研究人员说，这项实验将是对爱因斯坦等效原理的一个有趣的检验，爱因斯坦等效原理指出，无论物体本身的质量如何，重力对所有物体的加速都是相等的。
这个原理之前已经在太空中被研究过，等效原理是广义相对论的基石之一，而相对论往往在量子领域被打破，所以计划中的实验肯定会非常有趣。
对我们来说，这个超冷系统为原子干涉测量提供了一个非常有前途的起点。在下一步的研究中，他们必须分离并重组这些叠加的原子。再一次，研究人员创造出了他们的铷玻色-爱因斯坦凝聚体，但这次他们用激光照射气体，导致原子分离，然后重新叠加在一起。
在这种情况下，可达到的精确度不会受到火箭上有限的自由落体时间的限制。在短短几年内，我们就可以将原子干涉术应用于广义相对论的量子测试、探测引力波，甚至搜索暗物质和暗能量。我们迫不及待地想知道接下来会发生什么。
该研究成果发表在《自然通讯》杂志上。
我曾经做过铷原子的玻色爱因斯坦凝聚实验。
使用激光冷却和射频蒸发冷却可以将一团稀薄的铷原子气体的温度降低至1μK以下。如果继续冷却铷原子会发生凝聚形成玻色爱因斯坦凝聚体。
在冷却过程中铷原子被束缚在一个磁场形成的阱中（简称磁阱），如果撤掉磁阱原子团会膨胀。在发生凝聚之前原子气体的膨胀是各项同性的，膨胀速度与原子气体的温度相关，这点与热力学中的理论是相符的。在凝聚之后膨胀是各项异性的，膨胀速度与原子团的尺度成反比，这点与不确定关系是相符的。
从上述实验现象可以看出
如果考虑的是单个粒子的运动，则它的运动方程应由量子力学给出，即粒子总是有能量，但是没有温度的定义，因为温度与粒子的“平均”动能成正比。
如果考虑的是一团粒子的运动，则在其温度尚未达到“玻色爱因斯坦凝聚相变点”之前，热力学与统计物理的相关理论都适用。
对于一团有相互作用的玻色子（费米子本人不了解），如果持续降低其温度，那么在达到绝对零度之前它们肯定会发生玻色爱因斯坦凝聚。凝聚之后，跟温度相关的各项理论都不再适用，因为温度有定义的关键在于分子运动的各项同性，但是凝聚之后这种性质已经消失，所以应该用量子力学来分析问题。
总而言之，我支持你的说法，分子内能不为零。
玻色-爱因斯坦凝聚态是物质的一种特殊状态，其玻色-爱因斯坦凝聚体中有两种声速。除了正常的声音传播外，还有第二种声音（第二声），这是一种量子现象。汉堡大学路德维希·马埃小组的科学家们为这一现象提出了一种新理论。当你跳进湖里把头埋在水里时，一切听起来都不一样了。除了我们的耳朵在空气和水中的生理反应不同，这是由于不同的声音在水中传播。声音在水中传播得更快，在25°C的舒适夏日里，以每秒1493米的速度传播。
其他液体也有不同的声速，比如酒精的声速是1144米/秒，氦的声速是180米/秒。这些液体被称为经典液体，是物质一种主要状态的例子。但是如果我们把氦再冷却几度，一些戏剧性的事情发生了，它变成了量子液体。
量子力学的这种宏观表现是一种超流体，一种没有摩擦的液体。那么，如果你不幸地决定把头伸进这种液体里，你会听到什么呢？令人惊讶的是，你会听到同样的声音两次。除了液体的正常声音外，还有第二种声音的现象。
这种现象源于液体的量子性质。如果有人在超流氦中对你说话，你会先听到之一种声音，然后在它以第二种声音出现时，你会有第二次机会听到它，尽管声音很弱。对于超流氦，第二种声音比之一种声音慢很多，在1到2开尔文之间，是25米/秒对250米/秒。虽然传统的第二声理论已经成功地应用于超流氦，但超老原子玻色-爱因斯坦凝聚体的出现带来了新挑战。汉堡大学路德维希·马西领导的一组科学家提出了一种新理论，可以捕捉这些量子液体中的第二种声音，该理论现在发表在《物理评论A》上。
对于超流体氦，第二声比之一声慢，但科学家讶地发现，这未必是真的，第二声可以更快。需要一种新的理论 *** 来捕捉这一点，现代问题需要现代的解决方案。主要作者Ilias Seifie描述了概念上的进展：推广了费曼路径积分来扩展超流体理论。理查德•费曼(Richard Feynman)提出的路径积分(path integral)将量子力学表述为对轨迹求和，这是一个绝妙的构想。新研究修改了这些轨迹的样子，在路径积分中，它们包含了量子涨落的信息。
想象一个从a延伸到B的泳池面，这是一个对进入费曼路径积分的轨迹可视化。横截面或多或少是圆的，沿长度方向的直径恒定。但是在新路径积分中，横截面的形状可以改变，它可以是椭圆的形状，想象一下将池面挤压在一起，物理学家恰当地将这些量子力学状态称为压缩态。这种 *** 广泛适用，它可以应用于任何基于路径积分的 *** 。事实上，量子物理和经典物理交界面上的许多现象都可以用这种 *** 更好地理解。使用这个新框架，会从本质上获得更多的见解。
物质的10种物态
在自然界中，我们看到物质以各种各样的形态存在着：花虫鸟兽、山河湖海、不同肤色的人种、各种美丽的建筑……大到星球宇宙，小到分子、原子、电子等极微小的粒子，真是千姿百态斗奇争艳。大自然自身的发展，造就了物质世界这种绚丽多彩的宏伟场面。物质具体的存在形态有多少，这的确是难以说清的。但是，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）。本文开头所举的各例都属于实物。
“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，它可以将电台天线发射的信号通过空间传送到千家万户的收音机或电视机。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 *** 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10余种之多。
日常生活中最常见的物质形态是固态、液态和气态，从构成来说这类状态都是由分子或原子的 *** 形式决定的。由于分子或原子在这三种物态中运动状况不同，而使我们看到了不同的特征。
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（更好是粗制盐），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．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。
5．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、传呼机、微型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。
上述几种“物态”，在日常条件下我们都可以观察到。但是随着物理学实验技术的进步，在超高温、超低温、超高压等条件下，又发现了一些新“物态”。
6．超高温下的等离子态
这是气体在约几百万度的极高温或在其它粒子强烈碰撞下所呈现出的物态，这时，电子从原子中游离出来而成为自由电子。等离子体就是一种被高度电离的气体，但是它又处于与“气态”不同的“物态”——“等离子态”。
太阳及其它许多恒星是极炽热的星球，它们就是等离子体。宇宙内大部分物质都是等离子体。地球上也有等离子体：高空的电离层、闪电、极光等等。日光灯、水银灯里的电离气体则是人造的等离子体。
7．超高压下的超固态
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， *** 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．超高压下的中子态
在更高的温度和压力下，原子核也能被“压碎”。我们知道，原子核由中子和质子组成，在更高的温度和压力下质子吸收电子转化为中子，物质呈现出中子紧密排列的状态，称为“中子态”。
已经确认，中等质量（144～2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。
物质在高温、高压下出现了反常的物态，那么在低温、超低温下物质会不会也出现一些特殊的形态呢？下面讲到的两种物态就是这类情况。
9．超导态
超导态是一些物质在超低温下出现的特殊物态。更先发现超导现象的，是荷兰物理学家卡麦林·昂纳斯（1853～1926年）。1911年夏天，他用水银做实验，发现温度降到4173K的时候（约-269℃），水银开始失去电阻。接着他又发现许多材料都又有这种特性：在一定的临界温度（低温）下失去电阻（请阅读“低温和超导研究的进展”专题）。卡麦林·昂纳斯把某些物质在低温条件下表现出电阻等于零的现象称为“超导”。超导体所处的物态就是“超导态”，超导态在高效率输电、磁悬浮高速列车、高精度探测仪器等方面将会给人类带来极大的益处。
超导态的发现，尤其是它奇特的性质，引起全世界的关注，人们纷纷投入了极大的力量研究超导，至今它仍是十分热门的科研课题。目前发现的超导材料主要是一些金属、合金和化合物，已不下几千种，它们各自对应有不同的“临界温度”，目前更高的“临界温度”已达到130K（约零下143摄氏度），各国科学家正在拼命努力向室温（300K或27℃）的临界温度冲刺。
超导态物质的结构如何？目前理论研究还不成熟，有待继续探索。
10．超流态
超流态是一种非常奇特的物理状态，目前所知，这种状态只发生在超低温下的个别物质上。
1937年，前苏联物理学家彼得·列奥尼多维奇·卡皮察（1894～1984年）惊奇地发现，当液态氦的温度降到217K的时候，它就由原来液体的一般流动性突然变化为“超流动性”：它可以无任何阻碍地通过连气体都无法通过的极微小的孔或狭缝（线度约10万分之一厘米），还可以沿着杯壁“爬”出杯口外。我们将具有超流动性的物态称为“超流态”。但是目前只发现低于217K的液态氦有这种物态。超流态下的物质结构，理论也在探索之中。
上面介绍的只是迄今发现的10 种物态，有文献归纳说还存在着更多种类的物态，例如：超离子态、辐射场态、量子场态，限于篇幅，这里就不一一列举了。我们相信，随着科学的发展，我们一定会认识更多的物态，解开更多的谜，并利用它们奇特的性质造福于人类。
