清晨的阳光透过玻璃窗洒正在脸上，音乐响起，手指正在手机玻璃屏上轻划闭掉闹钟，悠悠的奶香从餐桌上的玻璃杯中溢出，叫醒新的一天禀活中，人们早已对玻璃态物质习认为常，然而你不妨不大白，这些简直四处可睹的“玻璃”却向来疑心着物理学家，就连向来高冷的《科学》杂志，也曾将“玻璃态物质的本色是什么”列为125个最具寻事性的科学前沿题目之一。

　　玻璃有形势且坚硬，具有固体的属性。但奇特的是其原子罗列方法却与液体的无序罗列墨守成规。

　　一目了然，固体有固定的形势，液体没有确定的形势；其它，一片面固体具有结构极端邃密的原子布局，原子有法例地、周期性罗列，并且这种法例有序的布局对照巩固。比拟之下，液体中的原子罗列则较为紊乱，它们造孽例汇集正在一同，原子的身分不竭转移。

　　而玻璃有形势且坚硬，具有固体的属性。但奇特的是其原子罗列方法却与液体的无序罗列墨守成规。也便是说，从轮廓上看，玻璃更像是固体，但内部原子罗列却很像液体。

　　有专家以为，自然界中的固体物质，根据其微观布局的特性，可大致分为两类：一类的原子或粒子罗列齐截有序，就像阅兵式的方阵，即晶态固体；另一类的原子或粒子罗列紊乱无序，就像大街上熙熙攘攘的人群，即非晶态固体。而玻璃便是一种典范的非晶态固体。

　　8月15日，中邦科学院物理钻研所汪卫华院士正在接收科技日报记者采访时说：“实践上，玻璃是原子运动得很慢的液体。液体的原子不绝地正在动，但玻璃内里的原子转移极其迂缓，要比普通液体中邦子运动慢2030个量级。”为了阐发普通液体中邦子运动速率与玻璃中邦子运动速率的宏大差异，汪卫华做了一个现象的比喻：“原子正在普通液体中转移的速率比火箭还要疾，而正在玻璃中运动的速率比蜗牛还要慢。”

　　美邦科学家菲利普吉布斯正在登载于加州大学河边分校数学系主页上的《玻璃是固体如故液体？》一文中也指出，从分子动力学和热力学的某些角度来说，玻璃能够算作是高黏度的液体，是无定形固体，或是既不是液体也不是固体的另一态。

　　正在玻璃从液体更改为犹如固体的玻璃态的流程中，咱们遭遇了一种奇特的外象犹如液体原子那种造孽例的罗列被奇特地固定了下来。

　　除了玻璃终于是固体如故液体傻傻分不清外，玻璃从液体更改为犹如固体的玻璃态的流程也令人摸不着思想。美邦华盛顿大学圣途易斯分校物理学家肯尼斯凯尔顿显示：“4000年前，生涯正在美索不达米亚的人就开头操纵玻璃，但咱们至今仍不统统剖析液体怎样造成玻璃的流程。这是最风趣的动力学流程之一。”

　　极少资料从液体变为固体时，其原子会以高度法例的形式举行罗列，这种罗列被称为“晶格”。也便是说，这些物质处于液体形态时，原子能够自正在转移kb官网，然后正在某个工夫原子会倏忽发明自身被困住了，于是一种有法例的晶格罗列就变成了，这个流程被称为“晶化”。钢水正在冷却变为固体钢的流程中，就发作了这种转移。

　　然而从炽烈的液体更改为玻璃的流程中，不竭运动的玻璃原子并没有倏忽被困住，而是跟着温度的降落速率逐步放缓，最终这些原子仍发现犹如液体的那种造孽例罗列。换句话说，正在玻璃身上咱们遭遇了一种奇特的外象犹如液体原子那种造孽例的罗列被奇特地固定了下来。

　　汪卫华显示，固然玻璃中的原子正在肯定水准上随机罗列，但它们实践上要比轮廓看起来更为巩固。绝大大批原子不妨被它们的“邻人”囚系正在肯定身分。那么玻璃中的原子是怎样迂缓运动的？换句话说，玻璃是奈何活动的呢？这也是凝固态物理和资料科学的未解之谜。目前的钻研外白，假使一个原子要转移，其界限的原子也不得不发作转移。就像你要从极其拥堵的大众汽车上下来，其他搭客务必也要转移闪开相同。玻璃原子的迂缓转移涉及其内部多量原子的配合转移，但它们的转移方法如故不知道。

　　临近粒子变成“笼子效应”，由于笼子的囚禁和局限，玻璃粒子的无序罗列形态被保全下来；岛状物阻碍液体造成固体；玻璃原子组成了二十面体布局而无法变成结晶。

　　正在玻璃变成流程中，犹如液体那种造孽例的罗列，底细是若何被固定下来的？关于这个悬而未决的题目，科学家们提出了很众外面来诠释。

　　1959年，美邦芝加哥大学的科学家科恩等提出了自正在体积外面。该外面以为液体中存正在着很众原子排布所一定体积除外的众余体积，这些体积能够无需附加能量而从头分散，是以被称为自正在体积。跟着液体温度的消重，原子所具有的自正在体积逐步消重，当自正在体积消重到某个临界值以下时，玻璃即变成。但怎样苛酷界说并对自正在体积加以衡量实践上做不到。

　　20世纪80年代展示的模态耦合外面被以为是描绘玻璃更改最有效的外面。模态耦合外面的物理图像能够归结为“笼子效应”：液体中的每个粒子都位于由其近邻粒子所变成的笼子里，笼子的寿命随温度的消重而加众。温度贴近某个临界温度时，笼子的寿命将趋于无穷大。正在具有高活动本能的液体中，粒子除了正在笼子中做通例的振动和随机“逛动”外，其所正在的笼子身分也同时跟着界限粒子的重排而改换，即粒子除了正在笼子中振动外，还将改换其所正在的笼子作随机扩散运动。当温度低于临界温度时，笼子的寿命无穷大，使得液态冻结成玻璃时，由于笼子的囚禁和局限，其粒子的无序罗列形态被保全下来。

　　除了这些外面除外，科学家们正在试验中也对这个题目有极少发明。美邦物理学家凯尔顿及其团队举行的早期实习显示，原子以有序布局汇集正在一同可变成岛状物。这些岛状物仿佛能够阻碍液体造成固体，让液体原子维持一种较为紊乱的形态。但关于岛状物怎样外现效率或者是否全数玻璃中都存正在这种外象，钻研职员并没有竣工相仿。

　　英邦布里斯托大学的帕特里克罗亚尔等人正在实习中，为了观看微观玻璃原子确实切运动状况，诈骗较大的胶体微粒模仿玻璃原子，并用高倍显微镜举行观看。结果发明，这些粒子变成的凝胶由于组成了二十面体布局而无法变成结晶。

　　玻璃态物质的发明和使用及其干系钻研仍旧经过了漫长的史籍而且赢得了丰富的造诣，然而，相闭玻璃态物质的本色和根本法则仍存正在诸众题目值得人们接续深切思索。也许正在不久的畴昔，闭于玻璃怎样变成、怎样活动，科学家会给咱们一个如意的谜底。