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除了固体、液体和气体,还有多少其他形态?

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真的只有三种形态吗?

目前了解到得有等离子态、超固态、中子态~

物质原子内的电子在脱离原子核的吸引而形成带负电的自由电子和带正电的离子共存的状态,此时,电子和离子带的电荷相反,但数量相等,这种状态称作等离子态。

其实这样广阔无垠的宇宙中,等离子态是最普通的状态,因为宇宙中,大部分有光的星球。他们内部的温度和压力都极高,这些星球内部的物质几乎都处在等离子状态,只有在那些昏暗的行星和分散的行星的物质里,才能找到固体,气体,和液体。

高温能使气体转化为等离子态,当气体的温度升高至几千度以上的时候。气体的原子就开始抛掉身上的电子,于是带着负电的电子开始自由的运动。而且原子也开始带正电的离子,温度越高,气体的原子脱落的电子越多,我们把电离化的气体,叫做等离子态。用强大的紫外线,x光线,丙种射线照射气体,也会使它变成等离子状态。

当物质处于在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,裸露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,其质量大于等于1000吨。

2016年1月,英国爱丁堡大学科学家利用钻石对顶砧制造出某种极端高压状态,从而生成"第五状态氢",即超固态氢。

本题很难,尚无合适的物质论。以下第一二三是流行说法与我的简评,第四是我的分享,关键在物理思维。

一,狭义的定义:物质是实物的存在形式。按此定义,物态可分以下四类。

①实体物态,如:空气、水、食物、棉布、煤炭、石油、钢铁、合成纤维、塑料。②场的物态,如:电场(如电容器极板之间的)、磁场(如螺旋管感应的)、引力场。③波的物态,如:机械波、地波、天波、电磁波、引力波、脑电波、物质波如宇宙线。④生命物态,如:基因、细胞、器官、病毒、细菌、动物、人类、民族、国家。

简评:此定义比较通俗,但不够深刻。

二,广义的定义:物质是存在。诸如:镜子、镜像、照镜子、时间、空间、行为、运动、意识。

简评:此定义没什么实质性意义。

三,马哲的定义:物质是独立于意识以外的,但可以被意识所反映、摹写的客观存在。

简评:此定义不合二元法和语义学。意识与存在,循环定义;主观与客观,含混交叉。

四,笔者的定义:物质是质量与能量的统一体。精准的说:物质是在特定温度与压力环境下既有质量又有能量的存在形式。按此定义,物质可作如下分类。

(一)低温高压下的“凝聚态/化合态”。

地壳地幔的矿物质,几乎都是固态的凝聚态。原因有二:这些矿物质,不受太阳辐射而处于低温环境,但同时受重力而处在较高压力下,限制了原子的核外电子的自由空间。

(二)高温高压下的“熔融态/原子态”。

熔融态是原子化的物态,既无晶体也无分子。地核环境的矿物质,几乎都是原子化的熔融态。巨大重力产生高温,导致核外电子剧烈循环,破坏了铁矿石分子间引力与铁原子晶体结构。

太阳内部由于巨大引力压强与高温,几乎是氕氘氚氦等轻元素参与的热核反应。

▲地核几乎是铁原子的熔融态

(三)中温低压下的“离散态/流体态”。

就地壳地幔的压力与太空环境的低温而言,地表及其附近的大气层,压力较低而温度较高,在常温20℃左右,核外电子比较活跃而自由。例如水分子,处于液体离散态与气体离散态。

(四)低温低压下的“消散态/等离子态”。

在地球辐射带上界(40000km左右),存在超低温超低压的环境,气体分子的电子云有高度自由的活动空间,拉开了原子核之间的距离。氢原子解离,变成自由电子与自由质子;原子核与中子几乎同时解离,变成自由电子、自由质子、自由中微子。

▲同步卫星3.6万千米高,在地球辐射带上界。

(五)超低温超低压的“真空态/背景态”。

在深太空,由于几乎完全脱离了各种天体的引力场是限制,温度接近绝对零度,压力接近绝对真空,自由的电子/质子/中微子等费米子,被约束的介子/胶子等玻色子,会全部降维脱耦,彻底消散为真空介质,简并或回归到宇宙中的最基元物质。

由于很难测到深太空的参数,不妨把宇宙微波背景辐射所在空间,近似为真空介质,温度2.725K,波长7.35cm。

(六)真空介质承载的“辐射态/波动态”。

所谓的场/波,包括电磁场/波与引力场/波,其传播机制,都是原子内部电磁震荡,推压真空介质的物质波。

有能量必有质量,能量离不开介质。库伦定律F=e²/(4πε0r²)、光速定义c=1/√(ε0μ0)、麦克斯韦方程的位移电流、Casimir谐振腔实验,都验证了真空介质是光的载体。

(七)超高温超高压的“中子态/黑洞态”。

当恒星吸积太空物质,变得越来越大,引力压强取向极大,核外电子被压到原子核,与质子结合成中子,原子态变成超高约束态下的中子态。当然,中子之间应该还有一定间距。

就氢原子,原子半径r≈10^-10m,核子半径r'≈10^-15m,中子态密度比原子态大r³/r'³=(10^-10/10^-15)³=10^15倍,即0.1亿亿倍。

以上给出一种物理思路,数据是估算的。希望有莘莘学子,研究出一套较好的物质论。

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