第七種物態是啥樣？

呂之品

讓我們掰指數一數，目前人類已經發現的物質形態有哪幾種：首先是固態、液態、氣態；其次是等離子態；最后，還有目前只在實驗室里存在的玻色-愛因斯坦凝聚態和費米凝聚態。

除了這些，還有沒有第七種物態呢？物理學家現在可想象不出第七種態物質是什么樣的。不過，在這個問題上，拓撲學倒可以為他們指點迷津。

三個環兩兩相扣，當你解下任意一個，你本以為其它兩個會依然扣在一起的，沒想到剩余的兩個便也跟著解開了，成了獨立的三個環……這種小魔術對于你可能不是什么新鮮玩意。在拓撲學上，這種環叫“布諾明環”（上圖左）。數學家說，第七態物質與此具有相同的性質。

你大概還是不能理解第七態物質究竟是啥樣子。好吧，讓我們先來看前六個態的物質有什么共同特點：不論固態、液態、氣態、等離子態還是兩種凝聚態物質，你要是從中“摘去”一個粒子，余下的物質，狀態都不會改變。但換成第七態物質卻大不一樣：你要是從中“摘去”任意一個粒子，其余粒子馬上就散架了。這就是說，在第七態物質中，粒子之間的關系就好比布諾明環中環之間的關系。

當然了，物質粒子并非真的什么環，所謂的“環與環相扣”，其實是“粒子與粒子相互作用”的具象，“環解開”也是粒子之間不再有相互作用的具象。設想中的第七態物質，對作用力的性質沒有特別的要求，可以是化學鍵，也可以是核力，甚至是萬有引力。

幾年前，日本核物理學家就在碳22原子核中就發現了這種結構。碳22原子核里有6個質子，16個中子。不過這些粒子并不是密密麻麻全擠在一起的，而是6個質子和14個中子先組成碳20原子核，然后碳20原子核與余下的2個中子形成一個布諾明環結構。如果任意移走1個中子或者移走碳20原子核，整個結構就散架。

第七態物質也并非只能容納3個粒子。數學家把布諾明環經過推廣之后，可以容納很多環，同時它又保持布諾明環的重要特性：只要解開其中任意一個，其余的環都跟著解開，整個結構就散架。

數學家由此對物理學家說：“喏！你下一個找到的物質狀態很可能就是這種形式。”這種結構可用來研究鬼魅似的量子糾纏現象。因為在三個粒子的量子糾纏中，有一種情況是，一旦一個粒子解除糾纏，其余粒子的糾纏也便跟著解除。

此外，化學家正在合成具有布諾明環特征的高分子材料。試想一下，倘若用這種材料制造某些臨時用的東西，拆起來會是多么方便，因為只要拆除一個最小的單元，整個結構就全部還原回一堆最簡單的材料，這些東西又可以回收利用了。

我們還可以試想，這種材料對磨損是特別敏感的，因為只要磨掉一個最小的單元，整個結構就散架了，這就相當于把不易覺察的小磨損放大了。所以，在某些要求精確度極高的場合，可以用于監測材料的磨損狀況。