玻璃可以承受压力，显然是固体。同时，其微观结构仍保持无序状态，类似于液体。这种混合的性质使玻璃状物质在我们的日常生活中具有许多有趣的应用。同时，这也使科学家感到困惑和着迷。作为普通百姓，我们可以高兴地接受玻璃是固体的事实。但是科学研究者（“科学井冈”）对此有所保留。玻璃是否真的是刚性的以及其刚性的根源仍然是一个值得讨论的科学问题。最近，上海交通大学物理与天文学院的童华研究小组在《自然通讯》上发表了有关在有限温度下非晶态固体刚度起源的最新结果，主题为“非晶态材料的紧急固态性，即机械自组织的后果”。这项研究解释了无定形固体如何通过机械自组装获得刚性而不会自发地破坏对称性，而简单的谐波近似则完全失效。非晶态固体（例如玻璃）是日常生活中常见的物质形式，人们可能难以认识到它的魔力。首先，无定形固体具有像液体一样的无序微观结构，同时具有像晶体一样的刚性。这两种不同甚至矛盾的特性如何在非晶态固体中实现和谐统一？凝聚态物理理论告诉我们，晶体的刚度源自晶格的周期性结构引起的自发对称性断裂。无定形固体结构是无序的，很明显不能通过这种机理获得刚性。其次，对于晶体，很自然地需要基于零温度完美晶体来了解其低温特性。在简单的谐波近似下，由温度引起的热波动效应可以看作是扰动。但是，非晶态固体具有特殊的临界稳定性，也就是说，非常小的热波动效应将给系统带来重大变化。这进一步为理解有限温度下无定形固体的特性带来了根本的困难。应力远程相关性的出现Tong Hua研究组及其合作者关注在冷却液体以形成非晶态固体的过程中系统机械性能的演变。通过大规模的计算机模拟，研究发现非平衡玻璃化过程伴随着长期应力相关性的出现。剪切弹性模量的结果相互佐证，证明了非平衡玻璃化转变本质上是机械性能的转变过程，应力长程相关性可能是非晶态固体均匀刚度的起源。核心机械网络的渗流转变处于巨大的非谐效应下，有限温度下的非晶态固体远离机械平衡状态。在这种情况下，应力的长期相关性如何发生？从高维能量超平面的角度来看，一种可能的解释是，尽管机械平衡在许多自由度上都被破坏了，但在某些自由度上却近似成立。在相应的实际空间中，这意味着存在这样一个核心机械网络，该网络承载着主应力并在整个系统中延伸，就像使系统显得僵硬的坚固骨骼一样。一个重要的研究发现是，只有当温度低于玻璃化转变温度时，这种核心机械网络才能扩展到整个系统。用科学术语来说，发生了渗滤过渡。该结果解释了在有限温度下非晶态固体刚度起源的微观机理。总之，在有限的温度下非晶态固体达到“部分机械平衡”。通过特殊的机械自组装机制获得刚性；零温度无定形固体由于足够的机械平衡而获得了刚性。晶体的刚度可以从自然对称断裂的角度来解释。然而，晶体也满足机械平衡条件，但是其机械性质对应于结构性质。研究人员一直以结构而不是机械性能为首要出发点。童华小组的研究表明，为了统一对非晶态固体和晶体的刚度及其他相关特性的理解，可以将机械自组装作为基本出发点。爸爸的第一作者