我們在中學就學過物質具有三種狀态：氣體、液體和固體。生活中很多物質都能夠輕松将它們歸類到這三者之中，然而玻璃究竟是屬于哪種狀态卻一直是物理學的老大難問題，就連《科學》雜志，都曾将玻璃态物質的本質是什麼列入125個最具挑戰性的科學前沿問題之一。

我第一次聽說玻璃是液體還是在大學的物理課上，教授說，中世紀歐洲教堂那些300年前的玻璃，在重力的作用下，下方變厚。他還說，玻璃是原子運動得很慢的液體，相比液态水中的原子慢20~30個數量級。

其實玻璃會緩慢變厚是一個無稽之談。那些古老的玻璃之所以如此，是由于當時的制作工藝所緻。當時的工人将融化的玻璃絞在鐵棍上，棍子以很快的速度旋轉，将玻璃團攤成平坦的圓盤。等玻璃冷卻之後，再切割成玻璃窗。

這種工藝的缺點是，圓盤中央部分總會比邊緣厚一些，所以這種玻璃切割成玻璃窗後，總會有一頭要厚一些。而在安裝玻璃的時候，厚的那邊向下，有利于玻璃窗的穩定和雨水的流淌。所以教堂那些玻璃并不是向下流動變厚，而是它本來就是那樣的。

在讨論玻璃是固體還是液體的時候，首先需要明确什麼是玻璃？然而相對于已經嚴格定義的晶體來說，玻璃并沒有明确的統計力學描述或者定義。

科學家們定義了很多“玻璃”類的物質，比如膠體玻璃、分子玻璃、電子玻璃、自旋玻璃，這些玻璃都有其獨特的特質，并且這些特質互相不重疊，但這些都被物理學家們用玻璃來稱呼。也就是說，沒有統一的玻璃概念，但“玻璃”具有公認的性質。

這種性質的理論名稱叫“玻璃态”，即短程有序，長程無序狀态。也就是說，玻璃内部，在數個或者數十個原子範圍内，呈現出有序排列，表現出晶體的特征，而在原子數量增加後，便成為一種無序的排列狀态，其混亂度類似液體。

所以說，玻璃不是晶體，也不是非晶體，也不是多晶體，也不是混合态，由于常溫下，玻璃在宏觀上是一種固态物質，所以隻能叫它“玻璃态”。

很顯然，用晶态、非晶态和液态的概念去定義物态是更精确的，因為這三種狀态都是平衡态的概念，是平衡态物質的相态。接下來我們就在“态”的概念下來讨論玻璃态究竟是什麼态。

晶體開始融化時的溫度叫做熔點。在一個标準大氣壓下，晶體都是有熔點的，比如鐵1535°C、鋁660°C、銅1083°C、水0°C。一般來說晶體熔點從高到低為,原子晶體>離子晶體>金屬晶體>分子晶體。

這是因為，當環境溫度發生變化的時候，物體需要經過一定的時間才能達到平衡态。對于晶體來說，處于熔點以上溫度的時候，其處于液态。當晶體溫度降低到熔點以下的時候，物體就開始結晶，變成晶态。

玻璃沒有熔點，隻有軟化點。通常軟化點600度左右，随着溫度的增高，其流動性會越來越好。軟化點，也就是我們日常見到的玻璃成品剛開始變軟的溫度。

從這個角度來說，玻璃明顯不具備晶體的特點。因為玻璃沒有熔點，也就不存在過冷或者是低于熔點的概念，我們隻能說，随着溫度的降低，玻璃達到平衡态的時間會越來越長。

在有限的實驗觀察時間範圍内，玻璃不可能達到平衡态，而且幾乎完全失去液體的流動性特點，這就是我們所說的玻璃。從這個角度上說，玻璃是粘度很大的非平衡過冷液體。

由此可見，那位教授說玻璃是一種原子運動很慢的物體還是可信的。但如果就此說，玻璃就是一種液體，這個結論也下得過早，因為我們還要看一下玻璃的微觀結構。

美國科學家菲利普·吉布斯曾經指出，從分子動力學和熱力學的某些角度來說，玻璃可以看成是高黏度的液體，是無定形固體，或是既非液體也非固體的另一态。這是因為，常溫下，玻璃這種表面上呈現書固定形狀并且堅硬，具有固體屬性的東西，其内部的分子排列卻很像液體。

玻璃之所以會呈現出這樣的狀态，其主要原因就是：玻璃的粘度随溫度的變化速度太快，而結晶速度又太慢。這意味着，當溫度下降時，玻璃的分子由于粘度迅速增加而失去移動的能力，導緻這些分子被留在了其為液态時候的位置上（這時候分子間相對距離更小），無法到達形成晶格節點的位置上去。

也正因為如此，常溫下，玻璃中的原子雖然看上去是雜亂無章地固定在特定位置上，但其原子之間仍然有一種重新排列到晶格上的趨勢，也就是說，這些原子需要以非常緩慢的速度才能爬到晶格上去，進入到能級更低的穩定狀态。

通過前面的介紹我們可以看到，當液體的玻璃慢慢冷卻後成為固體，我們很難說出液态玻璃與固态玻璃之間有什麼确切的界限。可以說，玻璃不是液态也不是固态，隻能叫做玻璃态才是更為适合的說法。那麼玻璃中的原子是如何緩慢運動的？換句話說，玻璃是怎樣流動的呢？這至今仍然是凝聚态物理和材料科學的未解之謎。

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