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玻璃杯将H20保持在三种物质状态：冰（固体），水（液体）和蒸气（气体）（图片来源：GettyImages）
“物质的五种状态”一词是一个术语，用于描述构成宇宙中“物质”的一切——任何占用空间并具有质量的东西都是物质。但这句话实际上已经过时了，因为物质状态远不止于此。其中四种是自然发生的，而另一些只是在极端条件下在实验室中短暂产生的。
所有物质都由原子组成，而原子又由质子、中子和电子组成。
根据华盛顿州立大学的说法，原子聚集在一起形成分子，这是所有类型物质的基石。根据美国能源情报署的说法，原子和分子都通过一种称为化学能的势能形式结合在一起。
物质的四种自然状态是：固体、液体、气体和等离子体。然而，玻色-爱因斯坦凝聚物仅在实验室中制造。其他奇异的物质状态也可以在实验室的极端条件下制造，例如费米子凝聚物和时间晶体。甚至还有一种奇怪的物质，被称为链熔态，它同时稳定地以固体和液体的形式存在。.
固体、液体和气体在固体中，颗粒紧密地堆积在一起，因此它们不会移动太多。每个原子的电子都在不断运动，所以原子的振动很小，但它们被固定在自己的位置上。正因为如此，固体中的粒子具有非常低的动能。
固体具有确定的形状，以及质量和体积，并且不符合放置它们的容器的形状。固体也具有高密度，这意味着颗粒紧密地堆积在一起。
在液体中，颗粒比固体中的颗粒更松散，并且能够相互流动，使液体具有不确定的形状。因此，液体将符合其容器的形状。
就像固体一样，液体（其中大多数的密度低于固体）非常难以压缩。
在气体中，粒子之间有很大的空间，并具有很高的动能。气体没有确定的形状或体积。如果不封闭，气体的颗粒将无限扩散;如果密闭，气体将膨胀以填充其容器。根据美国宇航局格伦研究中心的说法，当通过减少容器的体积将气体置于压力之下时，颗粒之间的空间会减少并且气体会被压缩。
固体、液体和气体中分子排列的图示。（图片来源：盖蒂图片社）
等离子态等离子体不是地球上常见的物质状态，但它可能是宇宙中最常见的物质状态，根据杰斐逊实验室的说法。像太阳这样的恒星本质上是过热的等离子体球。
等离子体由具有极高动能的高电荷粒子组成。惰性气体（氦气、氖气、氩气、氪气、氙气和氡气）通常用于通过使用电将它们电离到等离子体状态来制造发光标志。
玻色-爱因斯坦凝聚态气态铷原子的速度分布数据证实了年玻色-爱因斯坦凝聚态的发现。BEC是一种奇怪的实验室制造的物质形式，其中数千个独立的原子似乎充当一个“超级原子”。（图片来源：NIST/JILA/CU-Boulder）
气态铷原子的速度分布数据证实了年玻色-爱因斯坦凝聚态的发现。BEC是一种奇怪的实验室制造的物质形式，其中数千个独立的原子似乎充当一个“超级原子”。（图片来源：NIST/JILA/CU-Boulder）
BEC于年由科学家首次创建。科罗拉多州博尔德联合实验室天体物理研究所（JILA）的科学家埃里克·康奈尔（EricCornell）和卡尔·魏曼（CarlWeiman）使用激光和磁铁的组合，将铷样品冷却到绝对零度的几度以内。在这个极低的温度下，分子运动非常接近停止。由于几乎没有动能从一个原子传递到另一个原子，原子开始聚集在一起。不再有数千个独立的原子，只有一个“超级原子”。
BEC用于在宏观层面上研究量子力学。光在通过BEC时似乎变慢了，使科学家能够研究粒子/波悖论。BEC还具有超流体或无摩擦流动流体的许多特性。BEC还用于模拟黑洞中可能存在的条件。
新的物质状态许多其他物质状态是在极端或奇异的条件下产生的。例如，在年5月，科学家创造了一种“玻色子相关绝缘体”，即具有中性电荷的对称晶体状态。年，科学家将水喷射到超高压，并用激光将其喷射以产生“超离子冰”，这是一种奇怪的新形式的H20，类似于漂浮在漂浮氢原子海洋中的固体氧晶格。同年，发表在PNAS杂志上的研究表明，在液体和固体状态之间的转变过程中，玻璃成为一种新的物质状态，称为液体玻璃。
椭圆体颗粒在液体玻璃簇中的位置和方向图。（图片来源：AndreasZumbusch教授和MatthiasFuchs教授的研究小组）
在微观层面上，液体玻璃介于固体和凝胶状物质之间，称为胶体-比单个原子或分子大的颗粒混合物。当一种物质从液体转变为固体时，分子以晶体结构排列-对于玻璃，这不会发生，颗粒在结晶发生之前被冻结在原位。然而，液体玻璃中的颗粒比固体玻璃更灵活，但不能旋转，据研究人员称。
“我们的实验为科学界已经追求了相当长的一段时间的临界波动和玻璃停滞之间的相互作用提供了证据，”该研究的资深作者，康斯坦茨大学软凝聚态理论教授MatthiasFuchs在一份声明中说。.
科学家们在谷歌的Sycamore量子计算芯片内创造了一个时间晶体，一个新的物质阶段，在他们的量子低温恒温器中保持凉爽。（图片来源：EricLucero/Google，Inc.）
时间晶体是一种物质形式，由诺贝尔物理学奖获得者弗兰克·威尔切克于年首次提出。时间晶体是在实验室中制造的，能够在两种能量状态之间循环而不会损失能量。因为它们没有达到平衡或稳定状态，所以它们能够躲避热力学第二定律，该定律指出封闭系统的无序或熵总是增加。
时间晶体是年在实验室中制造的，年，谷歌宣布在量子计算机中制造了时间晶体，并且晶体在短暂状态解体之前持续了秒。
费米子缩合物是另一种类型的实验室制造物质。据美国宇航局称，作为BEC的姊妹相，费米子凝聚物于年首次创建。费米子凝结物是超流体，这意味着它们可以在没有粘度的情况动。与BEC不同，它们由费米子组成，费米子是一种包括质子，中子和具有奇数原子序数的电子的物质。费米子通常喜欢独处，但要创造这个物质阶段，科学家必须哄骗它们配对。
为了做到这一点，科学家们让这件事变得非常非常冷。在年发表在《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）杂志上的一项研究中描述的第一个实验中，科罗拉多州博尔德的JILA的科学家们将五十万个钾-40原子的云冷却到绝对零度以上不到百万分之一度，然后对它们施加磁场。这迫使钾原子配对，产生类似于电子对中发生的超导状态。
物质状态如何变化从物质中添加或移除能量会导致物质从一种状态移动到另一种状态时的物理变化。例如，向液态水中添加热能（热量）会导致它变成蒸汽或蒸汽（气体）。从液态水中去除能量会导致它变成冰（固体）。身体变化也可能由运动和压力引起，根据H.Messel的高中生删节科学。
融化和冷冻
当对固体施加热量时，其粒子开始更快地振动并远离固体。当物质达到一定的温度和压力组合时，其熔点，固体将开始熔化并变成液体。
大多数液体在结冰时会收缩，但水会膨胀，使其在变成冰时密度降低。这种独特的特性允许冰漂浮在水中，就像南极洲的这座巨大的冰山一样。（图片来源：NASA/冰桥行动）
根据大英百科全书，当两种物质状态（如固体和液体）处于平衡温度和压力时，添加到系统中的额外热量不会导致物质的整体温度升高，直到整个样品达到相同的物理状态。例如，当您将冰放入一杯水中并在室温下将其放在外面时，冰和水最终会达到相同的温度。当冰因来自水的热量而融化时，它将保持在32华氏度（0摄氏度），直到整个冰块融化，然后继续变暖。
当热量从液体中移走时，其颗粒减慢并开始沉淀在物质内的某个位置。当物质在一定压力下达到足够冷的温度，即凝固点时，液体变成固体。
升华
当固体在不经过液相的情况下直接转化为气体时，该过程称为升华。根据美国地质调查局的数据，当样品的温度迅速升高到沸点以上（闪蒸）或通过在真空条件下冷却物质来“冷冻干燥”以使物质中的水经历升华并从样品中去除时，可能会发生这种情况。少数挥发性物质在常温常压下会发生升华，如冷冻二氧化碳或干冰.
干冰或固体二氧化碳在大约-.3°F（-78.5°C）的温度下从固体升华为气体。（图片来源：盖蒂图片社）
汽化
根据大英百科全书，汽化是将液体转化为气体，可以通过蒸发或沸腾发生。
由于液体的颗粒处于不断运动状态，因此它们经常相互碰撞。每次碰撞也会导致能量转移，当足够的能量转移到表面附近的粒子时，它们可能会作为自由气体粒子完全从样品中被击走。液体在蒸发时会冷却，因为转移到表面分子的能量导致它们逃逸，被带走。
当向液体中加入足够的热量以导致在表面下方形成蒸汽气泡时，液体会沸腾。该沸点是液体变成气体的温度和压力。
冷凝和沉积
根据美国地质调查局的说法，当气体失去能量并聚集在一起形成液体时，就会发生冷凝。例如，水蒸气凝结成液态水，称为其露点.
当气体直接转化为固体而不经过液相时，就会发生沉积。当空气接触固体（如草叶）时，水蒸气会变成冰或霜，比空气的其余部分更冷。
