1.固態(tài)
嚴(yán)格地說,物理上的固態(tài)應(yīng)當(dāng)指“結(jié)晶態(tài)”,也就是各種各樣晶體所具有的狀態(tài).最常見的晶體是食鹽（化學(xué)成份是氯化鈉,化學(xué)符號(hào)是NaCl）.你拿一粒食鹽觀察（最好是粗制鹽）,可以看到它由許多立方形晶體構(gòu)成.如果你到地質(zhì)博物館還可以看到許多顏色、形狀各異的規(guī)則晶體,十分漂亮.物質(zhì)在固態(tài)時(shí)的突出特征是有一定的體積和幾何形狀,在不同方向上物理性質(zhì)可以不同（稱為“各向異性”）；有一定的熔點(diǎn),就是熔化時(shí)溫度不變.
在固體中,分子或原子有規(guī)則地周期性排列著,就像我們?nèi)w做操時(shí),人與人之間都等距離地排列一樣.每個(gè)人在一定位置上運(yùn)動(dòng),就像每個(gè)分子或原子在各自固定的位置上作振動(dòng)一樣.我們將晶體的這種結(jié)構(gòu)稱為“空間點(diǎn)陣”結(jié)構(gòu).
2．液態(tài)
液體有流動(dòng)性,把它放在什么形狀的容器中它就有什么形狀.此外與固體不同,液體還有“各向同性”特點(diǎn)（不同方向上物理性質(zhì)相同）,這是因?yàn)?物體由固態(tài)變成液態(tài)的時(shí)候,由于溫度的升高使得分子或原子運(yùn)動(dòng)劇烈,而不可能再 保持原來的固定位置,于是就產(chǎn)生了流動(dòng).但這時(shí)分子或原子間的吸引力還比較大,使它們不會(huì)分散遠(yuǎn)離,于是液體仍有一定的體積.實(shí)際上,在液體內(nèi)部許多小的區(qū)域仍存在類似晶體的結(jié)構(gòu)——“類晶區(qū)”.流動(dòng)性是“類晶區(qū)”彼此間可以移動(dòng)形成的.我們打個(gè)比喻,在柏油路上送行的“車流”,每輛汽車內(nèi)的人是有固定位置的一個(gè)“類晶區(qū)”,而車與車之間可以相對(duì)運(yùn)動(dòng),這就造成了車隊(duì)整體的流動(dòng).
3．氣態(tài)
液體加熱會(huì)變成氣態(tài).這時(shí)分子或原子運(yùn)動(dòng)更劇烈,“類晶區(qū)”也不存在了.由于分子或原子間的距離增大,它們之間的引力可以忽略,因此氣態(tài)時(shí)主要表現(xiàn)為分子或原子各自的無規(guī)則運(yùn)動(dòng),這導(dǎo)致了我們所知的氣體特性：有流動(dòng)性,沒有固定的形狀和體積,能自動(dòng)地充滿任何容器；容易壓縮；物理性質(zhì)“各向同性”.
顯然,液態(tài)是處于固態(tài)和氣態(tài)之間的形態(tài).
4．非晶態(tài)——特殊的固態(tài)
普通玻璃是固體嗎?你一定會(huì)說,當(dāng)然是固體.其實(shí),它不是處于固態(tài)（結(jié)晶態(tài)）.對(duì)這一點(diǎn),你一定會(huì)奇怪.
這是因?yàn)椴Ａc晶體有不同的性質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu).
你可以做一個(gè)實(shí)驗(yàn),將玻璃放在火中加熱,隨溫度逐漸升高,它先變軟,然后逐步地熔化.也就是說玻璃沒有一個(gè)固定的熔點(diǎn).此外,它的物理性質(zhì)也“各向同性”.這些都與晶體不同.
經(jīng)過研究,玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有“空間點(diǎn)陣”特點(diǎn),而與液態(tài)的結(jié)構(gòu)類似.只不過“類晶區(qū)”彼此不能移動(dòng),造成玻璃沒有流動(dòng)性.我們將這種狀態(tài)稱為“非晶態(tài)”.
嚴(yán)格地說,“非晶態(tài)固體”不屬于固體,因?yàn)楣腆w專指晶體；它可以看作一種極粘稠的液體.因此,“非晶態(tài)”可以作為另一種物態(tài)提出來.
除普通玻璃外,“非晶態(tài)”固體還很多,常見的有橡膠、石蠟、天然樹脂、瀝青和高分子塑料等.
5．液晶態(tài)——結(jié)晶態(tài)和液態(tài)之間的一種形態(tài)
“液晶”現(xiàn)在對(duì)我們已不陌生,它在電子表、計(jì)算器、手機(jī)、傳呼機(jī)、微型電腦和電視機(jī)等的文字和圖形顯示上得到了廣泛的應(yīng)用.
“液晶”這種材料屬于有機(jī)化合物,迄今人工合成的液晶已達(dá)5000多種.
這種材料在一定溫度范圍內(nèi)可以處于“液晶態(tài)”,就是既具有液體的流動(dòng)性,又具有晶體在光學(xué)性質(zhì)上的“各向異性”.它對(duì)外界因素（如熱、電、光、壓力等）的微小變化很敏感.我們正是利用這些特性,使它在許多方面得到應(yīng)用.
上述幾種“物態(tài)”,在日常條件下我們都可以觀察到.但是隨著物理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步,在超高溫、超低溫、超高壓等條件下,又發(fā)現(xiàn)了一些新“物態(tài)”.
6．超高溫下的等離子態(tài)
這是氣體在約幾百萬度的極高溫或在其它粒子強(qiáng)烈碰撞下所呈現(xiàn)出的物態(tài),這時(shí),電子從原子中游離出來而成為自由電子.等離子體就是一種被高度電離的氣體,但是它又處于與“氣態(tài)”不同的“物態(tài)”——“等離子態(tài)”.
太陽及其它許多恒星是極熾熱的星球,它們就是等離子體.宇宙內(nèi)大部分物質(zhì)都是等離子體.地球上也有等離子體：高空的電離層、閃電、極光等等.日光燈、水銀燈里的電離氣體則是人造的等離子體.
7．超高壓下的超固態(tài)
在140萬大氣壓下,物質(zhì)的原子就可能被“壓碎”.電子全部被“擠出”原子,形成電子氣體,裸露的原子核緊密地排列,物質(zhì)密度極大,這就是超固態(tài).一塊乒乓球大小的超固態(tài)物質(zhì),其質(zhì)量至少在1000噸以上.
已有充分的根據(jù)說明,質(zhì)量較小的恒星發(fā)展到后期階段的白矮星就處于這種超固態(tài).它的平均密度是水的幾萬到一億倍.
8．超高壓下的中子態(tài)
在更高的溫度和壓力下,原子核也能被“壓碎”.我們知道,原子核由中子和質(zhì)子組成,在更高的溫度和壓力下質(zhì)子吸收電子轉(zhuǎn)化為中子,物質(zhì)呈現(xiàn)出中子緊密排列的狀態(tài),稱為“中子態(tài)”.
已經(jīng)確認(rèn),中等質(zhì)量（1.44～2倍太陽質(zhì)量）的恒星發(fā)展到后期階段的“中子星”,是一種密度比白矮星還大的星球,它的物態(tài)就是“中子態(tài)”.
更大質(zhì)量恒星的后期,理論預(yù)言它們將演化為比中子星密度更大的“黑洞”,目前還沒有直接的觀測(cè)證實(shí)它的存在.至于 “黑洞”中的超高壓作用下物質(zhì)又呈現(xiàn)什么物態(tài),目前一無所知,有待于今后的觀測(cè)和研究.
物質(zhì)在高溫、高壓下出現(xiàn)了反常的物態(tài),那么在低溫、超低溫下物質(zhì)會(huì)不會(huì)也出現(xiàn)一些特殊的形態(tài)呢?下面講到的兩種物態(tài)就是這類情況.
9．超導(dǎo)態(tài)
超導(dǎo)態(tài)是一些物質(zhì)在超低溫下出現(xiàn)的特殊物態(tài).最先發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象的,是荷蘭物理學(xué)家卡麥林·昂納斯（1853～1926年）.1911年夏天,他用水銀做實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)溫度降到4.173K的時(shí)候（約-269℃）,水銀開始失去電阻.接著他又發(fā)現(xiàn)許多材料都又有這種特性：在一定的臨界溫度（低溫）下失去電阻（請(qǐng)閱讀“低溫和超導(dǎo)研究的進(jìn)展”專題）.卡麥林·昂納斯把某些物質(zhì)在低溫條件下表現(xiàn)出電阻等于零的現(xiàn)象稱為“超導(dǎo)”.超導(dǎo)體所處的物態(tài)就是“超導(dǎo)態(tài)”,超導(dǎo)態(tài)在高效率輸電、磁懸浮高速列車、高精度探測(cè)儀器等方面將會(huì)給人類帶來極大的益處.
超導(dǎo)態(tài)的發(fā)現(xiàn),尤其是它奇特的性質(zhì),引起全世界的關(guān)注,人們紛紛投入了極大的力量研究超導(dǎo),至今它仍是十分熱門的科研課題.目前發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料主要是一些金屬、合金和化合物,已不下幾千種,它們各自對(duì)應(yīng)有不同的“臨界溫度”,目前最高的“臨界溫度”已達(dá)到130K（約零下143攝氏度）,各國科學(xué)家正在拼命努力向室溫（300K或27℃）的臨界溫度沖刺.
超導(dǎo)態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如何?目前理論研究還不成熟,有待繼續(xù)探索.
10．超流態(tài)
超流態(tài)是一種非常奇特的物理狀態(tài),目前所知,這種狀態(tài)只發(fā)生在超低溫下的個(gè)別物質(zhì)上.
1937年,前蘇聯(lián)物理學(xué)家彼得·列奧尼多維奇·卡皮察（1894～1984年）驚奇地發(fā)現(xiàn),當(dāng)液態(tài)氦的溫度降到2.17K的時(shí)候,它就由原來液體的一般流動(dòng)性突然變化為“超流動(dòng)性”：它可以無任何阻礙地通過連氣體都無法通過的極微小的孔或狹縫（線度約10萬分之一厘米）,還可以沿著杯壁“爬”出杯口外.我們將具有超流動(dòng)性的物態(tài)稱為“超流態(tài)”.但是目前只發(fā)現(xiàn)低于2.17K的液態(tài)氦有這種物態(tài).超流態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu),理論也在探索之中.
上面介紹的只是迄今發(fā)現(xiàn)的10 種物態(tài),有文獻(xiàn)歸納說還存在著更多種類的物態(tài),例如：超離子態(tài)、輻射場(chǎng)態(tài)、量子場(chǎng)態(tài),限于篇幅,這里就不一一列舉了.我們相信,隨著科學(xué)的發(fā)展,我們一定會(huì)認(rèn)識(shí)更多的物態(tài),解開更多的謎,并利用它們奇特的性質(zhì)造福于人類.