牧場沙拉醬是液體還是固體？揭開第五種物質狀態的神秘面紗

當你準備享用晚餐時，拿起一瓶牧場沙拉醬，想要倒在盤子上沾取蔬菜。你將瓶子倒置，卻發現醬料紋絲不動，這時它似乎像個固體。然而，當你用力搖晃瓶子後，一大坨醬料突然滑落，這又讓它看起來像液體。但有趣的是，這坨醬料並不會像牛奶或其他液體一樣在盤子上四處流動，反而能保持一定的形狀，這又讓人聯想到固體的特性。

這種既像液體又像固體的物質，究竟該如何定義？事實上，牧場沙拉醬屬於一種被物理學家稱為「軟物質」的第五種物質狀態。作為一名物理與生物物理學教授，我的研究專注於探索像皮膚和鼻涕這類具有液體與固體雙重特性的軟物質，並試圖開發出具有類似特性的仿生材料。在我的實驗室中，我們深入研究了這些材料的特性，並透過社交媒體頻道「物理媽媽」與大眾分享日常生活中的物理現象。

要理解牧場沙拉醬的特性，首先需要了解物質的不同狀態及其獨特之處。物質是由稱為原子的微小構建塊組成，並具有質量的「東西」。你可能在學校學過物質的三種基本狀態：固體、液體和氣體，例如冰塊、水坑和霧氣。此外，還有一種被稱為等離子體的第四種狀態。

這些不同的物質狀態是由構成物質的極小分子之間的相互作用所定義的。固體中的分子彼此緊密連線，使其保持固定形狀；液體中的分子則可以自由移動，使液體能夠適應容器的形狀；氣體中的分子則完全自由移動，並能改變體積。等離子體則是一種高能量狀態，例如太陽和霓虹燈中的物質。

然而，軟物質卻打破了這些傳統分類。它既具有液體的流動性，又具有固體的彈性，這種特性被稱為「黏彈性」。常見的軟物質包括優格、餅乾麵團、洗髮精、牙膏、鼻涕、黏液和糖霜等。這些物質在受到外力作用時，會表現出獨特的「剪下稀化」或「剪下增稠」現象。例如，搖晃牧場沙拉醬或番茄醬瓶可以使其更容易倒出，而快速攪拌優格則會使其變得更像液體。

軟物質之所以具有這些特性，是因為它們由長鏈狀的聚合物分子組成。這些分子像一碗義大利麵一樣糾纏在一起，使其既像固體中的分子一樣相互連線，又像液體中的分子一樣可以自由移動。市售的牧場沙拉醬通常含有黃原膠，這是一種天然聚合物，用於增稠和穩定食品。當你搖晃瓶子時，實際上是在解開這些糾纏的聚合物鏈，使醬料能夠順利流出。

下次當你試圖倒出牧場沙拉醬時，不妨想像一下這些黃原膠分子在瓶中的糾纏與滑動，這正是讓醬料在液體與固體之間轉換的關鍵。這個問題最初由佛羅裡達州德蘭市的一位8歲孩子加布裡埃爾提出，顯示了孩子們對日常現象的好奇心與探索精神。