所谓“凝聚态”,指的是由大量粒子组成,并且粒子间有很强的相互作用的系统。自然界中存在着各种各样的凝聚态物质。固态和液态是最常见的凝聚态。低温下的超流态,超导态,玻色-爱因斯坦凝聚态,磁介质中的铁磁态,反铁磁态等,也都是凝聚态。
在地球,所谓的“凝聚态物理学”,就是研究由大量微观粒子组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。
在地球上,凝聚态物理学起源于19世纪固体物理学和低温物理学。它是以固体物理学为主干,进一步拓宽研究对象,深化研究层次形成的学科。其研究的层次,包括宏观、介观到微观;其研究的物质维数,包括三维、低维和分数维;其研究的结构,周期到非周期和准周期,完整到不完整和近完整;其研究的外界环境,从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用……
只不过,凝聚态这门学科同样很年轻。虽然早在二战之前,玻色-爱因斯坦凝聚态就已经是一个成熟的概念了,但是直到1984年,这个学科才算完整的建立。声子场论、低温超导的bcs理论、半导体理论乃至于让金属从良导体变成绝缘体的“莫特转变”……
这一个又一个的发现,都使得科学家开始对“相变”的相关问题重视起来。固态物理逐渐与微观领域的一些研究联系在一起,形成了现在的凝聚态物理。
而二者过程,又可以看做量子场论走出量子物理学领域、逐渐渗透到其他学科方方面面的过程。
而超导和超流,又是这一过程当中相当重要的一步。
所谓的“玻色-爱因斯坦凝聚态”,是一种特殊的物态。在这个物态当中,数个原子聚合在一起,如同一个粒子一般受到种种相互作用。简单来说,它可以视作“多粒子的叠加态”也就是“宏观叠加态”的一种。
当然,这个“宏观”也是相对而言的。
超流体是现象性的,本质上是量子统计现象,也是一种凝聚行为。
而超导体,则可以看做晶体内部电子组成的、不与晶格产生相互作用的凝聚态。可以这么想象这个画面有无数的积木搭建成了一个网格状的框架,而这个框架内部,有水流动。积木搭成的框架,几乎不能对水造成什么阻碍这就是超导体的秘密。【当然,局限玻色子为基础的低温超导。高温超导的现象和低温超导类似,但是原理迥异】
可以这么说,低温超导,就是一种特殊的超流,是电子的超流。
但遗憾的是,超流现象,至今依旧没有一个很好的理论能够解释。反倒是超导,有许多的理论、模型。
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