软物质是什么东西啊?
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如果你处身于一个满是蚊子的房间里，你会躲到哪里呢？答案是靠着墙，躲在角落里，这样身后就不会有蚊子来了，只需对付前面的蚊子就可以了。1998年的物理评论快报上发表了宾夕法尼亚大学物理和天文系的A. D. Dinsmore, D. T. Wong, Philip Nelson和A. G. Yodh合作的一个有趣的实验。这个实验与我们的蚊子事件有着异曲同工之处。实验中几位科学家先将一个直径只有0.474微米大的“大球”放到一个微型的梨形容器里。通过长时间多次光学摄影的方法，我们看到这个大球在这个容器中任何一处都可以出现（图1b，亮处为大球所处位置）。然后他们又将很多的更小的球（半径0.042微米）放了进去（如图1a所示）。这时候，从摄影照片看，大球基本上只能待在边上了（图1c，小球远小于可见光波长，因此看不到）。这个结果是如何发生的呢？我们来仔细看看。
首先我们知道容器中的大球、小球都在不停地做随机运动，同时小球也在不停地从各个方向撞击着大球。在每一时刻，大球在不同方向上受到的小球撞击一般来说是不一样多的，大球就会因为受力的不同而向某个方向运动。当大球碰到了容器壁的时候，大球会发现靠着容器的一边不会有东西撞它了，所有的撞击都来自另一边。于是这些撞击就迫使它靠在容器的边缘上了。实际的过程比我们这里的分析的要复杂，但大体的情况就是如此——大球为了躲避小球“蚊子”的“叮咬”而藏在了墙边上。
阴影部分是小球中心不能去的地方，而b，c中黑的部分为墙和大球的阴影部分的重叠从更物理些的分析上来看，这样的结果是由于熵的作用。熵是表征体系自由度（或通俗些但不大准确地说，大球、小球可以自由活动的范围）的一个物理量。由于我们的球是硬的，不会变形，那么在大球和墙壁周围总有一些地方是小球去不了的（图2中的阴影部分），也就是说那些地方不是小球的活动空间。而当大球和墙壁挨在一起时，这种小球去不了的地方就有了重叠。相应地，小球可以去的地方就变大了一些。那么体系的自由度也就变大了。物理规律说一个封闭的体系总是要趋向于熵最大，就是说封闭体系更喜欢自由度大的情况。这样一来，大球由于受这个规律的制约就跑到容器边缘上待着。从统计的角度看，好像大球受到了一个力的作用，把它推到了墙边上（图2b），这个由于统计的原因而得出来的力就叫做熵力。如果墙是弯曲的，而且不同地方的弯曲程度不同，我们还会看到大球在这个熵力的作用下沿着墙移动（图2c）。在这里提醒读者注意，这个熵力并不是基本相互作用，它只是一个统计意义下的等效相互作用而已。
上面讲的这个实验讨论的物理体系就是属于被称为软物质的物理体系。1991年，诺贝尔奖获得者、法国物理学家德热纳（P. G. De Gennes）在诺贝尔奖授奖会上以“软物质”为演讲题目，用“软物质”一词概括复杂液体等一类物质，得到广泛认可。从此软物质这个词逐步取代美国人所说的“复杂流体”，开始推动一门跨越物理，化学，生物三大学科的交叉学科的发展。软物质如液晶、聚合物、胶体、膜、泡沫、颗粒物质、生命体系等，在自然界、生命体、日常生活和生产中广泛存在。它们与人们生活休戚相关，如橡胶、墨水、洗涤液、饮料、乳液及药品和化妆品等等；在技术上也有广泛应用，如液晶、聚合物等；生物体基本上由软物质组成，如细胞、体液、蛋白、DNA等。在我们日常所说的“软”的概念里，主要的特征就是容易形变。在软物质这个名词里也有类似的含义。对于软物质德热纳给出一个重要的特征：弱力引起大变化。
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软物质”，这是法国科学家P．G．德热纳，在1991年诺贝尔物理奖颁奖会上所作的报告的题目，虽然他是因在“超导体、液晶和聚合物研究”方面的成就而获奖。有一些科学家把德热纳誉称为当代的牛顿，这是否过分呢？那么请认真读一下《软物质与硬科学》，或许能得出同样的看法。
德热纳在1991年诺贝尔物理奖获奖后，热心于科普工作，到各个学校作报告，介绍他开创的称之为“软物质”的新学科领域，他真是一位绝妙的科普大师，从日常生活的例子出发，例如：印第安人的橡胶靴，中国墨汁，鸭子的羽毛……，引入科学的主题，向听众娓娓动听地介绍了跨越物理、化学、生物三大学科领域的边缘学科。而他的助手巴比博士根据他在各地的讲稿和录音整理出了这部当代科普名著《软物质与硬科学》。
德热纳在一开始是从印第安人的橡胶靴子开始的，印第安人把白色的橡胶树的乳汁涂在脚上，20分钟后就凝固成为一双靴子，这是2500年前的发明。乳汁的凝固是由于氧的作用，后来发现了橡胶的硫化就使橡胶的应用到了新阶段。橡胶的硫化是一种极其微弱的化学反应，但已足以使物质从液态变到固态，从流体变成橡胶。德热纳说：
“这就证明物质状态能够通过微弱的外来作用而改变，就如雕塑家轻轻地压一压大拇指就能改变黏土的形状。这便是软物质的核心和基本定义。”
德热纳最喜欢的例子是中国墨汁，碳黑用水调了就可以用来写字，但是放置后碳黑就会沉降，解决的办法是加一点胶在水中，墨汁就稳定了。为什么？因为胶中的长链糖分子——聚透明质酸，附着在碳粒的几个点上，从而阻挡了碳粒的彼此接近，而碳粒就不能凝集在一起了。德热纳说：“中国墨汁发明了4000多年后，才得到这份完满的解释，那还不过是十年前，因为了解了聚合物的稳定机制才获得的解释，发明与获得解释之间，前后相差数千年。这说明，发明要远远早于解释的出现。再则，解释的产生跟发明一样，都是经过崎岖弯曲的长路，一路上不断有人尝试和失败，直至最终找到正确的解释。”
在这本书中确实讲了不少我们日常生活中遇到的感兴趣的向题，这一切都说明在20世纪的后半叶，软物质这门学科已经悄悄兴起，并将成为21世纪科学的主流之一。
