物质的第四种形态

宇宙中物质的存在形态有几种?

中国先秦时期的《管子·四时》用木、火、土、金、水解释万物的盛衰消长。古希腊哲学家恩培多克勒则认为世界是由土、水、气、火4种基本物质构成。不过，按照现代科学家的观点，物质形态包括固体、液体和气体，还有……还有什么?别犹豫，物质的第四种形态是什么?这种问题就像叫出张三、李四、王麻子之类的名字一样容易。宇宙的百分之九十九由这种物质组成，地球被这种物质包围着。北极光是这种物质的一个可爱实例，闪电亦是如此。太阳也是由这种物质构成的。

你猜测说是“火”!至少这种思路是对的，答案是等离子体。也许这个结果令人扫兴。等离子体是一种原子被离子化——也就是说原子被剥夺电子——的气体。所以，等离子体的磁场和电场剧烈而无规律地往复运动，改变着它们的环境。随着环境的变化，等离子体也发生变化，一刻不停地跳着作用力和反作用力的舞蹈。等离子体主要有低温等离子体、高温等离子体(也称聚变等离子体)、空间和天体等离子体以及固体等离子体。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校有一间庞大的地下实验室，沃尔特·格克勒曼就在这里研究等离子体，他说：“等离子体有自己的生活。”

早在19世纪末的时候，英国人威廉·克鲁克斯爵士就描述过离子化气体。但是直到1928年，美国化学家欧文·朗缪尔才把这种气体命名为等离子体。名字只是顺便一提，格克勒曼和其他科学家仍然在研究等离子体以其独特方式活动的根本原因。或许，这就是等离子体作为一种完全合格的物质形态从来没有获得应有尊重的原因。不过，这种情况有可能发生改变。当然这并不是因为英国国防部信息局的科学家认为神秘的UFO是等离子体在作怪。

等离子体可能是新能源的关键所在。太阳核心就是一个密度超过铅的等离子体，其温度高达到1500万摄氏度，所以原子核发生聚变并且释放出巨大能量。科学家们多少年来一直在试图模拟太阳原子聚变的壮举，建造了能把等离子体加热到极高温度的反应堆。迄今为止，反应堆产生的能量还远远没有超过加入的能量，因此建造更大的反应堆势在必行。

尽管如此，等离子体的使用正在如火如荼地迅猛发展。将来火箭的动力可能是被高度加速的等离子体薄束。低温等离子体在许多工业操作中必不可少，例如用于蚀刻计算机芯片表面记录信息的凹槽。等离子体还可增强免洗尿布纤维的吸水性，让墨水文字牢牢粘在各类塑料包装袋上。

等离子体在医疗方面也有广阔的应用前景。美国弗吉尼亚州奥多明尼昂大学的物理学家穆尼尔·拉鲁斯开发出一种能发射小束低温等离子体的笔。这种笔可以给在通常情况下加热会损坏的设备消毒。此类发明甚至可以用于人体伤口的消毒，通过破坏细胞壁来杀灭细菌，同时不会对别的细胞壁造成伤害。此外，等离子体还能用于治疗牙病。美国科学家研制出一种手持“等离子体针”，通过电离氦气形成一个非常小的低温等离子场，从而杀死导致牙内产生空洞的链球细菌。而在此之前，所有漱口液都不能彻底消灭口腔内的有害细菌。

等离子体还可用于环境保护。中国科学家不久前建成第一套化工固体危险废物的等离子体裂解设备。这套装置采用等离子体焚烧工艺，主体是一个等离子体炉，可以瞬间高温处理多氯联苯等高危险性废弃物，不产生二恶英等剧毒物质，而且处理废弃物的成本十分低廉。

我们对等离子体的研究和探索还有十分漫长的路要走。拉鲁斯说他上高中的时候从来没有听说过等离子体。但是这种物质在宇宙中如此之多，而且潜在用途如此之广，所以他预言说总有一天每个人都会知道等离子体是第四种物质形态。