Ar stiklas yra skystas ar kietas?

Vienas iš labiausiai paplitusių ir su miesto legendomis susijusių fizikos klausimų yra tai, ar stiklas yra skystas, ar kietas. Pirmos eilės atsakymas yra toks, kad jis yra tvirtas ir neteka net šimtmečius. Nuomonė, kad stiklas yra skystis, kyla iš dviejų šaltinių: kad senų bažnyčių langai apačioje yra storesni nei viršuje, ir klaidingos senos vokiečių fiziko Gustavo Tammanno (1861-1938) fizikos knygos skaitymo, kuriame ji buvo minima kaip „užšaldytas peršaldytas skystis“. Mitas praleidžia „užšaldytą“ dalį.

Šiek tiek subtiliau, stiklas yra netradicinė kieta medžiaga, žinoma kaip amorfinė kieta medžiaga. Daugumos skystų medžiagų aušinimas sukelia kristalizaciją ir pirmos eilės perėjimą į kietą būseną. Amorfinių kietųjų medžiagų klampumas ir toliau didėja, o ne kristalizuojasi ir įvyksta pirmos eilės perėjimas, o kristalizacija nevyksta. Dėl šios priežasties jis yra skaidrus – medžiagos su netaisyklingu atomų išdėstymu geriau praleidžia šviesą. Nors yra antros eilės perėjimas, kurio metu stiklo medžiagos savybės keičiasi jam kietėjant, tai nėra toks reikšmingas kaip pirmosios eilės perėjimas, randamas tarp daugelio kitų junginių.

Stiklas gali turėti įvairių medžiagų savybių, priklausomai nuo to, kaip greitai jis atšaldomas ir ar nėra priemaišų pėdsakų, kurie gali sudaryti branduolius, aplink kuriuos vyksta kristalizacija. Tai skiriasi nuo klasikinių kietųjų medžiagų, kurios turi tas pačias pagrindines medžiagų savybes, nesvarbu. Stiklas kartais apibrėžiamas kaip sistema, kuri nėra pusiausvyros taške – techniškai jis gali bet kada kristalizuotis, o kartais taip nutinka medžiagoje, kurioje yra priemaišų. Laikoma, kad tik kristalinė kieta medžiaga yra pusiausvyroje.

Iš esmės argumentas susiveda į tai, kad „kietas“ ir „skystas“ tėra idealistinės etiketės, kurias žmonės klijuoja įvairioms fizinėms medžiagoms, nors egzistuoja daugybė galimų atominių išdėstymų, kurių savybės maišosi tarp šių dviejų. Pavyzdžiui, neniutono skystis atrodo kaip skystis, tačiau staiga veikiamas slėgis tampa kaip kieta medžiaga. Iš esmės, kad iš tikrųjų suprastų pasaulį, žmonės turi susipažinti su daugybe galimų materijos būsenų, išskyrus supaprastintą pirmosios eilės „kieto“, „skysto“ ir „dujų“ aproksimaciją.