盡管火被人類(lèi)利用準(zhǔn)確時(shí)間已經(jīng)難以考證,，但火是人類(lèi)最偉大的發(fā)現(xiàn)卻是毫無(wú)疑問(wèn)的,，因?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)幾乎都建立在火之上，無(wú)論是燒飯燒水,，還是出行的交通工具,，甚至天上的飛機(jī)和向外太空探測(cè)的火箭，都少不了火的存在,，所以人類(lèi)文明史就是一部變著法子用火的歷史,！現(xiàn)代科學(xué)告訴我們物質(zhì)有固液氣三態(tài)，但問(wèn)題是火和它發(fā)出來(lái)的光到底是個(gè)什么態(tài),？

物質(zhì)的組成和形態(tài)

自然界是由物質(zhì)組成的，我們知道不同的物質(zhì)有不同的原子組成,，原子的不同關(guān)鍵在于原子核有差異,，而原子核的差異則是由中子和質(zhì)子組合的數(shù)量差引起，當(dāng)然外部核外電子也很關(guān)鍵,，因?yàn)樵拥幕瘜W(xué)屬性主要有核外電子所決定,。

• 物質(zhì)的三態(tài)

物質(zhì)的形態(tài)跟元素的屬性有關(guān)，大部分物質(zhì)在足夠低的溫度下,，粒子之間的運(yùn)動(dòng)降低,，原子組成的物質(zhì)分子之間的距離縮小，會(huì)呈現(xiàn)固態(tài),，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是結(jié)冰了,，當(dāng)然固體不存在這個(gè)情況，它的分子間作用力很強(qiáng),，本來(lái)就是固態(tài),！當(dāng)溫度逐漸升高，粒子運(yùn)動(dòng)增加,，距離也增加,，那么就會(huì)出現(xiàn)液態(tài)的情況，當(dāng)然溫度繼續(xù)增加,，分子運(yùn)動(dòng)非常劇烈,，距離大幅增加，物質(zhì)的狀態(tài)就成了氣態(tài),。

當(dāng)然各種物質(zhì)并不能如此簡(jiǎn)單的概括，比如水在沸騰時(shí)除了克服范德華力外,，還需要破壞氫鍵,，而溴在沸騰時(shí)，只是破壞了范德華力,，分子內(nèi)的共價(jià)鍵不受影響,，但用來(lái)做個(gè)比方理解下并沒(méi)有什么問(wèn)題。

• 等離子態(tài)

當(dāng)溫度繼續(xù)增加,，電子獲得能量將會(huì)輻射電磁波,，這就是高溫下物體發(fā)光的原因，再加熱電子將會(huì)游離成為等離子體,，有人稱(chēng)之為超氣態(tài),，等離子體由克魯克斯在1879年發(fā)現(xiàn)，“Plasma"這個(gè)詞,，則由朗廖爾在1928年最早采用,。

• 物質(zhì)的極端形態(tài)

當(dāng)然除了物質(zhì)的第四的等離子態(tài)外還有第五態(tài)玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)和第六態(tài)費(fèi)米子凝聚態(tài),，因?yàn)楦鹧鎸?shí)在相差太遠(yuǎn),，下面簡(jiǎn)單來(lái)介紹下兩種物質(zhì)狀態(tài)。

玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)：玻色子在極低溫下處于同一基態(tài)而形成的一種超流物質(zhì)態(tài),，1995年沃夫?qū)P特利與埃里克·康奈爾和卡爾·威曼使用氣態(tài)的銣原子在170 nK的低溫下首次獲得了玻色-愛(ài)因斯坦凝聚,。在這種狀態(tài)下，幾乎全部原子都聚集到能量最低的量子態(tài),，形成一個(gè)宏觀的量子狀態(tài),。

費(fèi)米子凝聚態(tài)，與玻色子可以處在同一基態(tài)不一樣,，費(fèi)米子存在不相容原理,，所以無(wú)法形成玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)，但上述三位科學(xué)家在2004年利用庫(kù)柏對(duì)的機(jī)制,，將費(fèi)米子結(jié)合在了一起,，形成了與玻色子性質(zhì)類(lèi)似“費(fèi)米子”。這些費(fèi)米子可以在溫度達(dá)到極限的時(shí),，慢慢占據(jù)最低能態(tài),。

當(dāng)然也有說(shuō)中子態(tài),，但其實(shí)中子態(tài)已經(jīng)超脫了物質(zhì)的狀態(tài),，因?yàn)橹凶舆@種沒(méi)有質(zhì)子的元素?zé)o法定義成任何物質(zhì)，而且它的密度高達(dá)原子核,，所以這種形態(tài)地球上不存在而又處處存在（原子核就是,，但原子核都有質(zhì)子，或者核反應(yīng)堆中自由中子,，但它會(huì)衰變）

火到底是什么形態(tài),？光又是什么態(tài)？

普通火焰的形態(tài)比較難定義,，有很多朋友認(rèn)為火焰是一個(gè)低溫等離子態(tài),，但其實(shí)并不是，因?yàn)檎嬲幱诘入x子態(tài)的只有在火焰面那一個(gè)小小的薄層才是等離子體,，而且這個(gè)薄層的帶電粒子密度極低,，體積摩爾分?jǐn)?shù)大概在e-8的量級(jí)上！

而更多的其他區(qū)域則是可燃物與助燃劑形成的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)區(qū)域,，但這個(gè)區(qū)域是動(dòng)態(tài)的，因?yàn)槟鼙环Q(chēng)之為火焰的化學(xué)反應(yīng)都會(huì)釋放出大量的能量,，因此在這個(gè)區(qū)域中氣體流場(chǎng)比較復(fù)雜,，比如在地球上的火焰看起來(lái)是大致是向上的（局部流場(chǎng)會(huì)比較復(fù)雜，如果燃燒區(qū)域大的話會(huì)更復(fù)雜）,，因?yàn)闊峥諝馍仙?，周?chē)淇諝鈺?huì)自然過(guò)來(lái)補(bǔ)充,，形成一個(gè)連續(xù)化學(xué)反應(yīng)的流場(chǎng)。

但在失重狀態(tài)下,，這個(gè)自然對(duì)流過(guò)程將會(huì)被破壞，因?yàn)樵僖膊粫?huì)存在熱空氣上升這個(gè)概念,，所以火焰會(huì)呈球形，而且燃燒反應(yīng)生成的廢氣會(huì)粘滯在周?chē)?，使焰心得不到氧化劑而熄滅?/p>

NASA太空燃燒實(shí)驗(yàn)FLEX1

當(dāng)然添加了電離增強(qiáng)物質(zhì)的火焰后，等離子態(tài)的比例會(huì)大大增加,，因此可以讓它直接高速通過(guò)磁場(chǎng),，等離子體的離子和電子分別在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的正負(fù)極，直接從等離子體中獲得電流,，這就是穿梭中的磁流體發(fā)電機(jī),，這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，效率極高,，但缺點(diǎn)是磁體和正負(fù)電極需要在極高溫下工作,，這在技術(shù)上是一個(gè)難題。

所以各位要將火焰定義為等離子態(tài)也問(wèn)題不大,，因?yàn)樗_實(shí)有等離子態(tài)。將它確定為化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)流場(chǎng)也可以,，因?yàn)榻^大部分火焰都是這樣,，怎么定義都不是問(wèn)題，理解了之后只要你喜歡就好,！

• 光是什么態(tài),？

大部分剛都是核外電子受激輻射所發(fā)出的，所以按電磁輻射傳播來(lái)看,，光并不是一種物質(zhì)形態(tài),，而是能量的一種傳播形式,，地球獲取的輻射能都是由“光”代為傳達(dá)，因?yàn)閺V義上的光包括了整個(gè)電磁波譜,！但從另一個(gè)意義上來(lái)理解更有意思,，光子屬于玻色子，而玻色子在極端低溫下比如接近絕對(duì)零度的狀態(tài)下理論上能形成玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài),，1995年三位科學(xué)家用的是氣態(tài)的銣原子在極端條件下制造成功,。

當(dāng)然這存在相當(dāng)大的難度,，而且玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)非常不穩(wěn)定,，因?yàn)檫@種狀態(tài)會(huì)在外界世界存在的極其微小作用就足以使它們加熱到超出臨界溫度，所以更難得光子的玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)只能在理論上來(lái)推測(cè),，假如要真正定義的話,，它就是一種超流體，也就是超流體的光,！

不過(guò)在2016年澳大利亞新南威爾士大學(xué)和國(guó)立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)使用了一個(gè)絕佳的辦法,，利用人工智能來(lái)控制極端苛刻的溫度和控制原子逃逸的激光束。也許在不遠(yuǎn)的未來(lái),，我們真的能實(shí)現(xiàn)超流體狀態(tài)的光,，使得流光溢彩真正成為可能！