認為物質只有三態的人實在孤陋寡聞,還有許多形態你知道幾個?


認為物質只有三態的人實在孤陋寡聞,還有許多形態你知道幾個?

物質分為三態的理論早就過時了。早在上世紀中葉,物質的第四態~等離子態,就已經被確認了。

現在的物質形態至少除了固態、液態、氣態、等離子態等四態,還增加了波色~愛因斯坦凝聚態、費米子凝聚態二態,這樣物質就有六態了。

也有人提出物質形態應該分為固態、液態、氣態、等離子態、超固態、中子態等六態。

我們今天不爭議這個問題,只是把一些大家不熟悉的物質形態簡要介紹一下。

固態、液態、氣態使我們世界最常見的物質形態,大家都很熟悉了,這裡就不多說了。

火苗是什麼?簡單的說它是一種氣態和等離子態的混合物。

等離子態是我們宇宙存在最多的物質狀態,但很多人對這個認知並不足,也不知道等離子態性質是什麼,所以在這裡著重討論一下。

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一些人把火等同於等離子態,這是不準確的。

燃燒和火焰是一種複雜的混合狀態,裡面既有化學反應的激發態,是氣態的一種能量釋放狀態,也有電離現象的等離子態。

一般我們日常生活中的火焰都是化學激發態和等離子態的混合物。

當火焰處於較低溫度狀態時,是一種化學反應的燃燒。

這種燃燒的原理是原子或者分子吸收一定能量後,電子被激發到就較高能級,但尚未達到電離的狀態。

這種激發態就是使物質揮發出可燃氣體,被激發的高能電子要回到原來的軌道就需要釋放出光和熱,釋放後激發態又會變為普通氣態,這就是火焰的一種發光形式。

這樣反覆過程,所以日常的火焰一般都會有明暗交替現象。

在溫度越來越高的狀態下,被氣化的原子核無法在束縛住電子,於是部分電子掙脫原子,變成了自由電子到處瞎逛,這樣原來呈現中性的原子就變成了帶正電的離子和帶負電的電子混合物。

絕大部分的火焰,都是上述兩種光的混合狀態。

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溫度越高,掙脫的電子就越多,當溫度達到極高時,所有的氣體都被電離,變成一團等離子漿,這團等離子漿就叫等離子體。

在極高溫度下,物質整體上出現電離狀態,帶正電的原子和帶負電的電子混合在一起,形成一團團均勻的離子“漿糊”,這團“離子漿”從整體上還是正負電荷相等,依然呈現出電中性,這就是物質的第四態~等離子態。

在我們生活中,一般的火焰都是這兩種現象的混合物;在高溫狀態下,如電弧、閃電、霓虹燈等,都存在等離子體現象。但在生活中的我們看到的等離子體並不多,而在宇宙中,等離子體就佔有可見宇宙的99.9%以上了。

這就是恆星。恆星內部在高溫高壓下,時刻進行著熱核聚變反應,整個星球都是一種等離子態存在,這種存在佔據了整個宇宙質量的99.9%以上。

這就是物質的第四態,這種物質的第四態於上世紀中葉被科學界確認。

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至於物質的第五態、第六態,更是我們日常生活極少見到的了。

玻色子凝聚態和費米子凝聚態都屬於量子力學的範疇。

量子力學認為,粒子按其高密度或者低溫時集體行為的狀態可分為兩大類,一類是費米子,另一類是玻色子。

這兩類物質在極低溫度下具有明顯的區別:玻色子全部集中在同一量子態上,表現為“集體主義”行為;費米子卻與之相反,更多的表現為“個人主義”,各自佔據不同的量子態。

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波色~愛因斯坦凝聚態是1920年波色和愛因斯坦兩位科學家做出的一個預言,1995年被麻省理工學院的沃夫岡·凱特利與科羅拉多大學博爾德分校的埃裡克·康奈爾和卡爾·威曼,使用氣態的銣原子在170 nK的低溫下,首次獲得了玻色-愛因斯坦凝聚。

費米凝聚態是科學家費米的一個論斷,於2004年被上述同一個科學團隊所證實。

這兩個實驗證實了物質存在這兩種新的狀態,與人類已知的物質四態具有完全不一樣的性質。

這兩種物質在極端低溫狀態下所表現出來的性質,對人類未來芯片技術、精密測量、超導技術的發展具有非常重要的意義。

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那麼物質分為固態、液態、氣態、等離子態、超固態、中子態等六態的說法,又怎麼理解呢?

這個說法並非空穴來風,是因為在我們這個宇宙中存在著這兩種極端的物質。這兩種物質已經不是我們一般情況下認識的物質了,也可以說在地球上是極難存在的物質。

據網絡一些資料介紹,在140萬個大氣壓下,原子被壓垮,不但原子間沒有了空間,原子的電子也被壓跑了,原子核緊密的擠在一起了,這樣的物質密度達到1個乒乓球大小就有1000噸。

據報道,2016年,英國愛丁堡大學一個科學團隊利用磚石對頂創造出了這種極端物質,從而得到了所謂“第五狀態氫”,及超固態氫。

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但這個壓力能夠導致所謂的“超固體”,密度比白矮星還要大,時空通訊有不同看法。

地球地心壓力達到約300萬個大氣壓,科學界確認為那裡的物質密度卻只有每平方釐米10.7克,這個問題可能是我們以後要討論的問題,也歡迎網友們各抒己見。

木星中心壓力達到3億個,也沒聽說誰說過有超固體的存在。

科學觀測認為,白矮星上的物質處於電子簡併態,是一種緻密物質,密度達到每立方厘米1~10噸。

我想,白矮星的形成條件遠遠大於地心壓力,因為太陽末日才能夠形成白矮星,太陽質量是地球的33萬倍。

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所謂中子態,顧名思義就是整個物質由中子組成。

這種物質需要在超固態物質基礎上,再增加巨大的壓力,最終原子核也被壓垮,電子與質子結合成為中子,加上原來原子核裡的中子,整個星球都成為一個大中子核。

這種物質只有在中子星上存在,中子星是比太陽大8倍以上恆星超新星大爆炸後,中心留下的一個至密核,上面的物質的密度達到每立方厘米1~20億噸。

這就是中子星。

中子星都很小,只有10公里大小半徑,人如果能夠上到中子星,騎自行車一天就可以很輕鬆繞整個星球一圈。但這個星球的質量卻有太陽的1.44倍~3.2倍。

認為物質只有三態的人實在孤陋寡聞,還有許多形態你知道幾個?

隨著人類對宇宙自然規律認識的日益深化,物質的形態分得越來越細,越來越專業化。

因此由最早人們認識的物質三態、四態,發展到現在的物質六態、八態,甚至十二態。

有人認為上述態都算是物質的不同狀態,甚至還要加上超導態、超流態、反物質、場等狀態。

這樣物質就有了固態、液態、氣態、等離子態、波色~愛因斯坦凝聚態、費米子凝聚態、超固態、中子態、超導態、超流態、反物質、場等十二態了。

對此你怎麼看呢?

就是這樣,歡迎討論。

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