因為物質(zhì)是原子構(gòu)成的，原子是由電子和原子核構(gòu)成的。凝聚態(tài)物理學(xué)研究的對象和人們的日常生活可以說是最近的，比如我們現(xiàn)在手機電腦背后的科學(xué)基礎(chǔ)基本上都是凝聚態(tài)物理學(xué)，但凝聚態(tài)物理這個名字又是離普通人最遠的。比如說你問我什么是凝聚態(tài)物理，我能想到的回答就是把這個學(xué)科的發(fā)展歷史給你簡單列一列，這不是一句話能說清楚的。
什么是凝聚態(tài)物理？
凝聚態(tài)物理學(xué)是目前物理學(xué)各分支學(xué)科中最大的研究領(lǐng)域，據(jù)說現(xiàn)在物理系博士生中有1/4研究的就是凝聚態(tài)物理。凝聚態(tài)物理學(xué)研究的對象和人們的日常生活可以說是最近的，比如我們現(xiàn)在手機電腦背后的科學(xué)基礎(chǔ)基本上都是凝聚態(tài)物理學(xué)，但凝聚態(tài)物理這個名字又是離普通人最遠的。對于普通人來說，天體物理，核物理，粒子物理，以及原子分子和激光物理都是不需要解釋的，雖然普通人不懂天體物理，但天體物理是干什么的，普通人僅通過天體物理這四個字也可以猜的差不多。
但凝聚態(tài)物理，普通人看不懂，學(xué)科沒有一個好名字對學(xué)科的發(fā)展是不利的，比如我在上大學(xué)的時候，系里最好的專業(yè)是晶體物理，但我覺得這個名字不如理論物理酷，于是就選了理論物理。但等真學(xué)了幾年，了解多了一些，才發(fā)現(xiàn)其實理論物理研究的某些前沿也是和晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)系的事情（舉個例子，兩個單層石墨烯轉(zhuǎn)一個小角度，就變成了超導(dǎo)體），但理論物理不做實驗，不能真的把自己研究的東西做出來，至少對我來說是不太酷的。
“魔角”石墨烯被自然、物理世界等評為今年最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。如果沒有一個好名字的話，即便對一個行業(yè)內(nèi)的人來說要想對外行解釋清楚也是十分困難的。比如說你問我什么是凝聚態(tài)物理，我能想到的回答就是把這個學(xué)科的發(fā)展歷史給你簡單列一列，這不是一句話能說清楚的。凝聚態(tài)物理的前身是固體物理，這個名字不用解釋，普通人也知道物體有三態(tài)，固體物理就是研究固體的。
固體有種種物性，比如導(dǎo)電性不同，根據(jù)導(dǎo)電性的不同可分為金屬，半導(dǎo)體和絕緣體。固體物理就是研究這些的，而研究這些的前提是必須有量子力學(xué)。因為物質(zhì)是原子構(gòu)成的，原子是由電子和原子核構(gòu)成的。所謂固體就是一堆原子核和一堆電子，其中電子的運動又更關(guān)鍵一些，打個比方就是原子核是舞臺，電子是舞臺上的演員。研究電子必須要用量子力學(xué)。
量子力學(xué)出來后，關(guān)于金屬的研究獲得了很大的進步，典型的工作有玻姆和派因斯的等離激元等。更重要的是電子能帶論，能帶論構(gòu)成了半導(dǎo)體物理學(xué)的基礎(chǔ)，半導(dǎo)體物理是計算機的基礎(chǔ)，而計算機是今天信息革命與信息社會的基礎(chǔ)，凝聚態(tài)物理逐漸取代粒子物理成為物理學(xué)研究的主流和這一點關(guān)系很大。除了金屬和半導(dǎo)體外，固體物理中典型的研究領(lǐng)域還有超導(dǎo)與磁學(xué)。
超導(dǎo)潛在地有很大很廣闊的工業(yè)前景，并且在科學(xué)上也是很有趣的。而磁學(xué)和半導(dǎo)體物理一樣也是信息技術(shù)的基礎(chǔ)，因為信息的存儲目前主要還是依靠磁性，同時磁性也是典型的量子現(xiàn)象。兩次獲得諾貝爾物理獎的巴丁是固體物理學(xué)的標桿性人物，他發(fā)明了晶體管，解釋了常規(guī)超導(dǎo)體的物理機制。固體物理雖然被泡利說成是臟的（意味著要做近似，意味著說不清），但在上世紀后半葉仍然獲得了很大發(fā)展。
同時在上世紀的80年代開始出現(xiàn)了一系列的新研究，這些新研究被當(dāng)時的物理學(xué)家認為已經(jīng)突破了傳統(tǒng)固體物理學(xué)研究的范式。比如：高溫超導(dǎo)，量子霍爾效應(yīng)，碳60，超晶格，準晶等。傳統(tǒng)的固體物理強調(diào)周期對稱，在長、寬、高三個維度上的周期性堆砌構(gòu)成了我們看到的固體。但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)打破周期性，或在一個、兩個甚至三個維度上打破周期對稱會發(fā)現(xiàn)一系列以前觀察不到的新現(xiàn)象。
從上世紀80年代開始，物理學(xué)家就逐漸開始用凝聚態(tài)物理這個名字來概括他們越來越廣闊的研究對象。與此同時由于以上研究與產(chǎn)業(yè)離的比較近，來自政府以及工業(yè)界的投資也越來越多。最近40年以來，凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展是很迅速的，人們可以在納米尺度上設(shè)計很復(fù)雜的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，利用各種量子效應(yīng)來操控電子或自旋的狀態(tài)，它既是未來量子計算的基礎(chǔ)，也是延續(xù)經(jīng)典計算摩爾定律的基礎(chǔ)。
英特爾公司和伯克利大學(xué)最近宣布了新的基于多鐵和拓撲材料的新器件，有望延續(xù)摩爾定律。摩爾定律的基礎(chǔ)就是負責(zé)信息存儲或運算的器件尺寸可以越做越小（小型化），或者完成單次信息存儲或運算的能量消耗可以越來越?。ü?jié)約能量）。這對應(yīng)的是計算機運算的速度越來越快，或我們手機的待電時間可以越來越長。從這個角度材料物理這個名字也許更能概括這個領(lǐng)域的研究。
凝聚態(tài)物理主要是研究什么的？
凝聚態(tài)物理學(xué)是物理學(xué)領(lǐng)域，涉及物質(zhì)的宏觀和微觀物理特性。特別是它關(guān)注的是當(dāng)系統(tǒng)中的成分數(shù)量非常大并且成分之間的相互作用很強時出現(xiàn)的“濃縮”階段。圖 二階量子相變的相圖最熟悉的凝聚相的例子是固體和液體（本質(zhì)來自于原子之間的電磁力作用）。凝聚態(tài)物理學(xué)家試圖通過使用物理定律來理解這些階段的行為。特別的，這些物理定律它們包括量子力學(xué)，電磁學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)的定律等。
最常見的凝聚相是固體和液體，而更奇特的凝聚相包括某些材料在低溫下表現(xiàn)出的超導(dǎo)相，原子晶格上的自旋的鐵磁和反鐵磁相，以及在超冷原子系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的玻色 - 愛因斯坦凝聚。凝聚態(tài)物理的研究涉及通過實驗探針測量各種材料特性以及使用理論物理方法開發(fā)有助于理解物理行為的數(shù)學(xué)模型等?？捎糜谘芯康南到y(tǒng)和現(xiàn)象的多樣性使凝聚態(tài)物理學(xué)成為當(dāng)代物理學(xué)中最活躍的領(lǐng)域：三分之一的美國物理學(xué)家自我認同為凝聚態(tài)物理學(xué)家，凝聚態(tài)物理學(xué)系也是美國物理學(xué)會最大的一個部門。
該領(lǐng)域與化學(xué)，材料科學(xué)和納米技術(shù)重疊，并與原子物理學(xué)和生物物理學(xué)密切相關(guān)。物理學(xué)中的各種主題，如晶體學(xué)，冶金學(xué)，彈性學(xué)，磁學(xué)等，直到20世紀40年代才被視為不同的領(lǐng)域，當(dāng)時它們被歸為固態(tài)物理學(xué)。大約在20世紀60年代，液體物理性質(zhì)的研究被添加到這個列表中，形成了凝聚態(tài)物理新的相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)。相關(guān)實驗實驗?zāi)蹜B(tài)物理涉及使用實驗探針試圖發(fā)現(xiàn)材料的新特性。
這種探針包括電場和磁場的影響，測量響應(yīng)函數(shù)，傳輸特性和測溫。通常使用的實驗方法包括光譜，用探針，例如X射線，紅外光以及非彈性中子散射 ; 研究熱響應(yīng)，例如比熱和通過熱傳導(dǎo)和熱傳導(dǎo)測量傳輸。冷原子氣體實驗光學(xué)晶格中的超冷原子捕獲是凝聚態(tài)物理學(xué)。該方法涉及使用光學(xué)激光器形成干涉圖案，其充當(dāng)晶格，其中離子或原子可以在非常低的溫度下放置。
什么是量子相干態(tài)、本征態(tài)和壓縮態(tài)？
在量子力學(xué)中沒有軌跡的概念。位置和動量無法同時確定。對任何量子態(tài)都有不確定關(guān)系：?x?p≥h/4π假如以上不等式中的等號成立，這就是一個最小的不確定關(guān)系，即不確定度達到最小，或最接近經(jīng)典物理。雖然此時沒有軌跡，但最像有個軌跡。線性諧振子模型是物理學(xué)家經(jīng)?？紤]的一個模型，理想的彈簧、晶格在平衡位置附近的運動、電磁輻射場（光）等都可以用這個模型予以描述，甚至有的人說物理學(xué)家只研究這個模型。