第七种物态是啥样？

吕之品

让我们掰指数一数，目前人类已经发现的物质形态有哪几种：首先是固态、液态、气态；其次是等离子态；最后，还有目前只在实验室里存在的玻色-爱因斯坦凝聚态和费米凝聚态。

除了这些，还有没有第七种物态呢？物理学家现在可想象不出第七种态物质是什么样的。不过，在这个问题上，拓扑学倒可以为他们指点迷津。

三个环两两相扣，当你解下任意一个，你本以为其它两个会依然扣在一起的，没想到剩余的两个便也跟着解开了，成了独立的三个环……这种小魔术对于你可能不是什么新鮮玩意。在拓扑学上，这种环叫“布诺明环”（上图左）。数学家说，第七态物质与此具有相同的性质。

你大概还是不能理解第七态物质究竟是啥样子。好吧，让我们先来看前六个态的物质有什么共同特点：不论固态、液态、气态、等离子态还是两种凝聚态物质，你要是从中“摘去”一个粒子，余下的物质，状态都不会改变。但换成第七态物质却大不一样：你要是从中“摘去”任意一个粒子，其余粒子马上就散架了。这就是说，在第七态物质中，粒子之间的关系就好比布诺明环中环之间的关系。

当然了，物质粒子并非真的什么环，所谓的“环与环相扣”，其实是“粒子与粒子相互作用”的具象，“环解开”也是粒子之间不再有相互作用的具象。设想中的第七态物质，对作用力的性质没有特别的要求，可以是化学键，也可以是核力，甚至是万有引力。

几年前，日本核物理学家就在碳22原子核中就发现了这种结构。碳22原子核里有6个质子，16个中子。不过这些粒子并不是密密麻麻全挤在一起的，而是6个质子和14个中子先组成碳20原子核，然后碳20原子核与余下的2个中子形成一个布诺明环结构。如果任意移走1个中子或者移走碳20原子核，整个结构就散架。

第七态物质也并非只能容纳3个粒子。数学家把布诺明环经过推广之后，可以容纳很多环，同时它又保持布诺明环的重要特性：只要解开其中任意一个，其余的环都跟着解开，整个结构就散架。

数学家由此对物理学家说：“喏！你下一个找到的物质状态很可能就是这种形式。”这种结构可用来研究鬼魅似的量子纠缠现象。因为在三个粒子的量子纠缠中，有一种情况是，一旦一个粒子解除纠缠，其余粒子的纠缠也便跟着解除。

此外，化学家正在合成具有布诺明环特征的高分子材料。试想一下，倘若用这种材料制造某些临时用的东西，拆起来会是多么方便，因为只要拆除一个最小的单元，整个结构就全部还原回一堆最简单的材料，这些东西又可以回收利用了。

我们还可以试想，这种材料对磨损是特别敏感的，因为只要磨掉一个最小的单元，整个结构就散架了，这就相当于把不易觉察的小磨损放大了。所以，在某些要求精确度极高的场合，可以用于监测材料的磨损状况。