凝聚態物理學

凝聚態物理學專門研究物質凝聚相的物理性質 。 該領域的研究者力圖通過物理學定律來解釋凝聚相物質的行爲 。 其中 ， 量子力學 、 電磁學以及統計力學的相關定律對於該領域尤爲重要 。 固相以及液相是人們最爲熟悉的凝聚相 。 除了這兩種相之外 ， 凝聚相還包括一些特定的物質在低溫條件下的超導相 、 自旋有關的鐵磁相及反鐵磁相 、 超低溫原子系統的玻色 - 愛因斯坦凝聚相等等 。 對於凝聚態的研究包括通過實驗手段測定物質的各種性質 ， 以及利用理論方法發展數學模型以深入理解這些物質的物理行爲 。 由於尚有大量的系統及現象亟待研究 ， 凝聚態物理學成爲了目前物理學最爲活躍的領域之一 。 僅在美國 ， 該領域的研究者就佔到該國物理學者整體的近三分之一 ， 凝聚態物理學部也是美國物理學會最大的部門 。 此外 ， 該領域還與化學 ， 材料科學以及納米技術等學科領域交叉 ， 並與原子物理學以及生物物理學等物理學分支緊密相關 。 該領域研究者在理論研究中所採用的一些概念與方法也適用於粒子物理學及核物理學等領域 。 晶體學 、 冶金學 、 彈性力學以及磁學等等起初是各自獨立的學科領域 。 這些學科在二十世紀四十年代被物理學家統合爲固體物理學 。 時間進入二十世紀六十年代後 ， 有關液體物理性質的研究也被納入其中 ， 形成凝聚態物理學這一新學科 。 據物理學家菲利普 · 安德森所述 ， 術語 “ 凝聚態物理學 ” 是他和首創 。 1967年 ， 他們把位於卡文迪許實驗室的研究組名稱由 “ 固體理論 ” 改爲 “ 凝聚態理論 ” 。 二人覺得原來的名稱並沒有涵蓋液體及等方面研究 。 但是 ， “ 凝聚態 ” 這一術語此前已在歐洲學界出現 ， 只是由他們普及而已 。 較爲著名的例子是施普林格公司於1963年創建的期刊 《 凝聚態物理學 》 （ Physics of Condensed Matter ） 。 二十世紀六 、 七十年代的資金環境以及各國政府採取的冷戰政策促使相關領域物理學家接納了 “ 凝聚態物理學 ” 這一術語 。 他們認爲這一術語相對於 “ 固體物理學 ” 而言更爲突出了固體 、 液體 、 等離子體以及其他複雜物質研究之間的共通性 。 這些研究與金屬和半導體在工業上的應用息息相關 。 貝爾實驗室是最早開展凝聚態物理學研究項目的研究機構之一 。 “ 凝聚態 ” 這一術語在更早的文獻中即已出現 。 例如 ， 在1947年出版的由雅科夫 · 弗倫克爾撰寫的專著 《 液體動力學理論 》 （ Kinetic theory of liquids ） 的緒論中 ， 他提出 ： “ 液體動力學理論日後也將發展爲固體動力學理論的推廣與延伸 。 實際上 ， 更爲正確的做法或許是將液體與固體統歸爲‘凝聚體 ’ 。 ”