【中玻網(wǎng)】不斷地放大一塊晶體，就會(huì )發(fā)現高度有序排列的原子；但放大一塊玻璃的時(shí)候就會(huì )看到一幅較為混亂的圖景，像是隨機的一盤(pán)散沙。

　　在數學(xué)上，高度有序的晶體更容易理解，而且物理學(xué)家早已發(fā)展了一系列理論來(lái)描述晶體的性質(zhì)——從它們如何吸熱到它們破碎后的行為。但對于玻璃、冷凍食物或特定的塑料等這些非晶體或無(wú)序的材料，目前并未出現普遍被接受的理論以解釋它們的物理行為。

　　在過(guò)去的30年中，物理學(xué)家一直爭論著(zhù)在這些無(wú)序材料的理論模型中存在的一種神秘的相變，是否也存在于現實(shí)生活中的玻璃。從粒子物理學(xué)借鑒的一些數學(xué)上魔法，加上幾十頁(yè)的手寫(xiě)代數計算，杜克大學(xué)的研究員Sho Yaida終于解決了這場(chǎng)持續了近30年的爭論。

　　通過(guò)30頁(yè)的手算，Sho Yaida揭開(kāi)了玻璃和其它無(wú)序材料在低溫下的神秘本質(zhì)。它們很可能是一種全新的物質(zhì)狀態(tài)。

　　Yaida的洞察力打開(kāi)了某些類(lèi)型的玻璃能夠在低溫下處于一種新的物質(zhì)狀態(tài)的可能性。這意味著(zhù)在低溫下，玻璃對熱、聲音和壓力的反應可能不同。

　　Sho Yaida的導師Patrick Charbonneau表示：“我們找到了這種相變的線(xiàn)索，但以前我們不敢說(shuō)這是該相變的證據，因為學(xué)術(shù)界普遍認為它是不可能存在的。而Sho證明了它可以存在?！?/p>

　　但較令Charbonneau驚訝的地方在于，玻璃和其它無(wú)序系統的背后的數學(xué)在假想的無(wú)限維度目前市場(chǎng)中更容易求解。在無(wú)限維度下，它們的性質(zhì)能相對容易的被計算，這好比是在三維目前市場(chǎng)中計算晶體的性質(zhì)。

　　在這些無(wú)限維度計算中的一個(gè)特色是存在一種相變，被稱(chēng)為“Gadner相變”。如果這種相變存在于玻璃之中，就會(huì )顯著(zhù)地改變玻璃在低溫時(shí)的性質(zhì)。

　　玻璃在低溫下可能是一種新的物質(zhì)狀態(tài)。

　　但這種在無(wú)限維度中明顯存在的相變也存在于三維之中嗎？回到1980年代，一群物理學(xué)家進(jìn)行了數學(xué)計算，并給出了否定的答案。因此，在過(guò)去的30年中，物理界普遍的觀(guān)點(diǎn)都認為雖然這種相變在理論上很有趣，但跟現實(shí)世界無(wú)關(guān)。

　　直到較近，Charbonneau和其他人在玻璃形成的實(shí)驗和模擬中發(fā)現了三維玻璃上存在該相變的線(xiàn)索。

　　有著(zhù)粒子物理學(xué)背景的Yaida重新研究了過(guò)去的數學(xué)證明。他發(fā)現過(guò)去的計算中并沒(méi)有找到在三維中的一個(gè)“定點(diǎn)”——這是該相變存在的先決條件。他認為自己只要進(jìn)一步的計算，或許就會(huì )得到不一樣的答案。

　　在過(guò)期的計算中，研究人員無(wú)法在三維中找到一個(gè)“定點(diǎn)”，或者所有線(xiàn)條重疊的一個(gè)點(diǎn)（左）。通過(guò)進(jìn)一步計算，Yaida確定了該點(diǎn)的位置（右），證明了玻璃在低溫下或許存在著(zhù)一個(gè)新的相變。

　　在一個(gè)月的努力后，滿(mǎn)滿(mǎn)30頁(yè)的計算手稿，Yaida終于證明了自己的猜測。

　　Yaida說(shuō)：“這樣的時(shí)刻正是我投身于科學(xué)的原因，雖然僅僅只是一個(gè)點(diǎn)，但對于這個(gè)領(lǐng)域的研究人員來(lái)說(shuō)卻意義非凡。它使人們在七八十年代苦苦追尋的奇異物態(tài)在三維世界中有了物理關(guān)聯(lián)?！?/p>

　　經(jīng)過(guò)了一年的反復校對，加之額外的幾十頁(yè)輔助計算，這項結果終于發(fā)表在《物理評論快報》上。

　　Charbonneau表示：“該相變可能真實(shí)存在于三維世界的事實(shí)意味著(zhù)我們應該開(kāi)始認真的對待它。它影響了聲音是如何傳播的，有多少熱會(huì )被吸收，信息的傳輸。以及如果開(kāi)始剪切玻璃，它將會(huì )如何形成，又將如何破裂。該研究深遠地影響了我們對非晶體的理解，無(wú)論它們是塑料、散沙或玻璃?！?/p>