宇宙中除了固態、液態還有氣態還存在第四種物質狀態，是什麼？

物質有3態:氣態、液態、固態。這是常識，大家對此篤信不疑。若 說有第4物質態,即等離子體態，大家可能覺得新鮮，有點朦朦然。這 並不奇怪，人類在其生存空間里很少能觀察到天然等離子體態。瞧雷 雨天，它在閃電撕裂雲層，聲嘶力竭之際，甚至不惜以殘酷屠殺生命、殺 戮人類的方式向大自然、向人類宣告自己的存在。

可嘆人類太愚鈍，直到19世紀末20世紀初才破譯出第4物質態 的宣言。隨著溫度升髙，物質由固態逐漸變為液態乃至氣態。若將溫 度升至幾千度幾萬度，氣體分子或原子會失去電子，成為帶正電的離 子，脫離原子核束縛的電子成為自由電子。這個過程稱為電離。當氣 體中離子和電子充分多時，帶電粒子間及帶電粒子與環境間的電磁相 互作用起著主宰作用，這種電離氣體就是等離子體，對應的狀態稱為第 4物質態。

生物圈外99%以上的春宙由處於第4態的物質構成，稱為空間或 天體等離子體。距地萬米左右的電離層是與我們相距最近的空間等離 子體，是由太陽輻射導致上層大氣部分電離而產生的。緊鄰電離層的 是磁層。磁層距地邛十公里到幾百公里,其等離子體密度小於電離層 的等離子體密度。磁層外稱為行星際空間，充滿來自太陽的帶電粒子 輻射一一太陽風。太陽風來自太陽大氣的最外層(稱為B冕）。日冕是 一種較稀薄但完全電離的等離子體。與地球一樣，其他許多行星周圍 也存在磁層。與太陽相似，其他很多恆星附近也存在各種等離子體，例 如中子星(主要由中子組成，質量大而積小）磁層中的磁場強凌髙達 1012高斯，而地球磁層中的磁場不到1高斯。

在星體間的空間，等離子體密度小，且質量小，只佔宇宙全部等離 子體的很小部分（不到1/100)，大部分等離子體都聚集在星體內部。 宇宙中大多數恆星內部均存在劇烈的聚變反應,溫度一般在上千萬度 以上，物質呈完全電離的等離子體態。例如，太陽自50億年前始，其內 部到現在一直在進行劇烈的氫核聚變反應，每秒「燃燒」約500萬噸等 離子體氫核，產生大量熱能，並生成氦核等離子體。

上面所述是天然等離子體，此外還有人工等離子體。普通火焰(溫 度一般從幾百度到一二千度)就是密度極小的等離子體,鈉鉀等金屬蒸 汽是溫度稍高的等離子體。輝光放電也是一種等離子體，是氣體在氣 壓較低的條件下通過放電產生的。近年來利用不同氣:體中的輝光放電 現象發展了一種稱為氣相沉積的技術，用於製造多種薄膜。電孤(氣體 在稍高氣壓下的放電）等離子體在工業上應用多，如等離子體焊接、等 離子體冶金、等離子體噴塗等。激波管是一種可用來產生幾萬度以上 髙溫等離子體的裝置，氫彈爆炸是氫同位素氘核等離子體在上億度高 溫下發生的不可控聚變反應。此外，金屬和半導體從某種意義上說也 是等離子體(稱固體等離子體），它們本應屬固態,但由於其中存在自由 電子，使得某些性質類似於等離子體。

等離子體家族成員眾多，關係複雜，對人類生存起著舉足輕重的作 用。然而人類對一些至關重要的等離子體卻不夠了解。它們有何特 性？如何利用和控制它們？它們是怎樣產生的？又如科學家至今還不 清楚雷電產生的機理，至今還不能控制聚變反應(反應速率、能量釋放 等）。預計解決這些問題還需要一些時日。

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