玻璃是什么

【慕联导读】

    如果你去欧洲参观那些古老的大教堂的话，导游们常常会向你兜售这种观点：玻璃其实是液体，会慢慢地往下流，所以这些古老教堂上的玻璃都是上薄下厚的。玻璃是什么呢？但这个观点是错的。玻璃并不是一种流动很缓慢的液体。

玻璃是什么

    十几亿年，一块玻璃里也只不过是几个原子会发生移动。那么上薄下厚是怎么回事？事实上，中世纪的玻璃制造工艺还比较粗糙，没办法制造出厚度均匀的玻璃，于是工匠们会把玻璃厚的一边放在底部。

    所以，玻璃就是固体了？对，但它却是一种极为特殊的固体。玻璃是一种无定形固体，或者叫做非晶态固体，因为它的微观结构不像晶体固体（例如金属、食盐和冰）那样是有规则的晶格排列，而是一种类似液体那样的不规则排列。另外，很多高分子化合物如聚苯乙烯等也是无定形固体。但是，科学家并没有完全搞清楚玻璃的一切。例如，玻璃从液体转变为无定形固体的过程仍然令人摸不着头脑。

    大多数材料从液体变为固体时，内部的分子会立刻进行重新排列。也就是说，处在液体时，分子可以自由地走动，然后在某个时刻分子会突然发现自己被困住了，于是一种有规则的晶格排列就形成了。

    但是从炽热的液体转变为透明的固体的过程中，玻璃分子的运动状态并不是突然发生改变的，而是随着温度的下降而逐渐放缓的，最终形成的无定形固体仍具有类似液体那种不规则的排列，但却具有固体那种坚固的性质。换句话说，在玻璃中，我们遇到了一种奇怪的现象：类似液体那种不规则的排列被神奇地固定了下来。

    但它究竟是怎么被固定下来的仍是一个悬而未决的问题。科学家们提出了许许多多理论来解释。

    一种可能的原因是与能量有关。根据热力学定律，每一个分子集合总是趋向构成一种所含能量最低的排列。但在玻璃中，不同的分子集合却会构成不同的排列，最终会形成了一个不可调和的不规则排列。

    尽管这种解释听起来不错，但是玻璃会形成不规则的排列，真的是因为这是一种能量最低的排列吗？一些科学家猜测，也许这是一种混乱程度最大的排列，因为一个系统的混乱程度总是趋向于达到最大（即热力学第二定律）。这也是一个合理的解释，尽管这个反而很难解释晶体固体中有规则的晶格排列是如何形成的。

    而另一些科学家却认为，玻璃所形成的结构，也许是一种极为特殊的晶体。而且有一个证据能证明这个观点，那就是玻璃内有不断重复的几何结构。如果这种观点是正确的，那么玻璃可以真正称得上 " 晶 " 莹剔透。

但不管怎样，玻璃为什么是这样的，到今天也没有一个统一认可的解释。