“學物理，從理解物質開始。”在中科院打造的《科學公開課》抖音系列直播中，中國科學院曹則賢為大家分享了物理的第一課——物質的形態。曹則賢是中國科學院物理研究所研究員，主要從事物理學方面的研究。
在2月10日和2月12日兩晚的抖音直播中，曹則賢從宇宙歷史最原初的形態開始，觀察世界從高溫變為低溫的過程中產生的不同物質形態，讓大家明白世界是一個實在的物質世界，而物理學是關於物質世界的構成和執行機理的科學。兩場直播，累計吸引了超過35萬人線上觀看。
曹則賢表示，從物質的角度來說，在一個特定的場景中，常常可以觀察到多種物質形態。比如在噴發的火山口可以見到物質處於等離子體態、氣態、液態（熔岩）和固態（岩石）；如果火山是在海底，還可能見到處於超臨界態的水。他介紹道，宇宙起源於一次大爆炸，奇點爆炸三分鐘後出現質子和中子，高能狀態下產生了最輕的元素——氫，然後才開始複雜的物質世界。
溫度如果再低一點，就來到了等離子體狀態，即原子核失去電子的狀態。在廣袤的宇宙當中，物質主要是以這種狀態存在的，天上的閃電、街上的霓虹燈都與等離子體有關。曹則賢介紹，帶電體尖端放電、高壓擊穿空氣、高能量束擊中物體等方式都會使得中性物質裡的電子脫離出來，從而產生等離子體。
等離子對於物理研究和現實應用的作用很大，它可用於太陽能電池加工製造、鐳射武器升級，甚至醫療中的殺菌消菌等。德國科學家倫琴透過實驗研究等離子體發現陰極射線和X射線獲首屆諾貝爾物理學獎，給含稀薄氣體的玻璃管通電後放上玻璃稜鏡研究氫氣發出的光，從中找出規律，開啟了量子力學的新時代。
超臨界態是一種奇妙的物質狀態。它既具有氣態物質能充滿整個空間的特性，又可以像液態物質一樣能溶解其他物質，而且具有很強的溶解能力。氣態是我們生活中最常見的物質狀態之一。曹則賢利用馬德堡半球實驗告訴大家，揮動手掌感受不到空氣，但實際上空氣“力氣”很大，如何將氣體收集起來壓縮在瓶罐中是考驗每個國家科技水平的難題。
談到氣體的作用，曹則賢介紹：一方面，氣體的體積變化容易觀測到，對熱力學及物質科學做出了極大貢獻；另一方面，我們研究氣體的性質，可利用風洞研究飛機、高鐵等物體在氣體裡運動、飛行的性質，所以應用意義巨大。
氣體加壓冷卻後又變成液體，使得原子或分子的活動範圍等於分子之間的平均間距。在直播中，曹則賢介紹，有的液體體積、溫度變化適中、可以觀察，用作溫度計；液滴在固體面的形狀取決於液體與固體之間的介面能和液體的表面能之間的大小；不同溫度的水分子團簇結構不同，味道也不同。同時，液體的流動是複雜的行為，能產生令人驚異的花樣，如卡門渦街、水滴落下的形狀、吹出的泡泡等。人們從“泡泡”中獲得啟發，可製作出泡沫物質以便隔熱、防撞、用金屬製作泡沫減少翻車事故。
比液體更冷一點、強度更大一點的是固體。固體有剛性，有較固定的微觀結構和外觀，原子位移很小。直播中，曹則賢形象地區分了固體中的晶體與非晶體，“若原子、分子排得特別整齊，像閱兵時的解放軍戰士，叫晶體；若像群眾遊行，看起來有序，實則無序，就叫非晶體。”甚至同一種物質，原子排列順序不一，看到的物質也不一，如石墨和金剛石都是碳原子構成的，但作用卻千差萬別。
除了固體以外，固體、液體、氣體還有各種不同狀態混合的複雜體系。直播最後，曹則賢還分享了物質科學的一些新奇進展：比如，現在出現了要用量子力學理論研究的量子物質，如金屬氫和液氦；正電子、負質子等反物質與正物質相遇會發生爆炸併產生巨大能量等。然而，各種物質在研究的過程中都有光，“光是不是物質”這一命題目前暫無定論。
“同學們，要想學好物理，有一個最基本的竅門，就是從理解物質開始。家裡的麵糰、油、鹽、米、醋、桌子、凳子、椅子這些東西都是實實在在的物質，當你能夠對這些物質有確切的瞭解，能夠講清楚其中的道理的話，你的物理水平就差不多了。”曹則賢告訴大家，在以後的研究中都要保持一隻眼睛盯在物質上，這樣理論不會過於荒唐。
據瞭解，“物理第一課——物質的形態”是中科院《科學公開課》系列直播中的一期。在下期節目裡，中國科學院空間應用工程與技術中心研究員張偉將為大家講述，如何在空間站裡開展有趣的太空科學實驗，以及這些研究都取得了什麼樣的成果。
該節目於1月25日起，每週二、四、六晚8點在抖音直播，其精彩內容還將以頻道合集形式納入抖音青少年模式，激發更多青少年學習興趣。據瞭解，在寒假期間，抖音還發起"寒假充電計劃"，該活動聚合了故宮知識課堂、中科院《科學公開課》、北大等名校公開課、知識合集等寶藏內容。使用者在抖音搜尋"寒假充電"即可看到活動頁面，瀏覽和收藏感興趣的知識內容，預約直播。
