Vai stikls ir šķidrums vai cieta viela?

Viens no populārākajiem un ar pilsētu leģendām saistītajiem fizikas jautājumiem ir tas, vai stikls ir šķidrums vai cieta viela. Pirmās kārtas atbilde ir tāda, ka tas ir ciets un neplūst pat gadsimtiem ilgi. Priekšstats, ka stikls ir šķidrums, nāk no diviem avotiem: ka veco baznīcu logi ir biezāki no apakšas nekā no augšas, un kļūdains vācu fiziķa Gustava Tammana (1861-1938) vecas fizikas grāmatas lasījums, kurā tas tika minēts kā “saldēts pārdzesēts šķidrums”. Mīts izlaiž “iesaldēto” daļu.

Nedaudz smalkāk, stikls ir netradicionāla cieta viela, kas pazīstama kā amorfa cieta viela. Lielākajai daļai šķidro vielu dzesēšanas rezultātā notiek kristalizācija un pirmās kārtas pāreja uz cietu stāvokli. Amorfām cietām vielām viskozitāte tā vietā, lai kristalizētos un izietu pirmās kārtas pāreju, turpina palielināties un kristalizācija nenotiek. Tas ir daļa no tā, kāpēc tas ir caurspīdīgs – materiāli ar neregulāru atomu izvietojumu labāk pārraida gaismu. Lai gan pastāv otrās kārtas pāreja, kurā stikla materiāla īpašības mainās, kad tas sacietē, tā nav tik būtiska kā pirmās kārtas pāreja, kas sastopama lielākajā daļā citu savienojumu.

Stiklam var būt dažādas materiāla īpašības atkarībā no tā, cik ātri tas tiek atdzesēts, un piemaisījumu klātbūtnes vai neesamības, kas var nodrošināt kodolus, ap kuriem notiek kristalizācija. Tas atšķiras no klasiskajām cietajām vielām, kurām neatkarīgi no tā ir vienādas pamatmateriāla īpašības. Stikls dažreiz tiek definēts kā sistēma, kas nav līdzsvara punktā — tehniski tas var kristalizēties jebkurā laikā, un tas dažreiz notiek materiālā ar piemaisījumiem. Uzskata, ka tikai kristāliska cieta viela ir līdzsvarā.

Būtībā arguments ir tāds, ka “cietais” un “šķidrums” ir tikai ideālistiskas etiķetes, ko cilvēki lieto dažādām fizikālām vielām, lai gan pastāv iespējamu atomu izkārtojumu kontinuums ar īpašībām, kas sajaucas starp abām. Piemēram, šķidrums, kas nav Ņūtona šķidrums, šķiet kā šķidrums, bet pēkšņa spiediena ietekmē kļūst kā cieta viela. Būtībā, lai patiesi izprastu pasauli, cilvēkiem ir jāiepazīst daudzi iespējamie matērijas stāvokļi, kas pārsniedz vienkāršotu pirmās kārtas tuvinājumu “cietais”, “šķidrums” un “gāze”.