科學家造出了史上第一塊「完美的玻璃」，而距離這個問題被提出，已經過了七十八年。
玻璃，是全世界最讓物理學家頭痛的材料之一。不是因為它複雜，而是因為它難以描述，它看起來像固體，原子排列卻像液體，科學家將這種狀態稱之為「非晶態」，幾十年來，所有人都以為，這種混亂就是玻璃的宿命。
直到一個理論打破了這個想像。
#一個七十八年前埋下的謎題
1948年，普林斯頓化學家沃爾特·考茲曼（Walter Kauzmann）提出了一個好像有譜的質問－如果把玻璃冷卻到極低的溫度，它會不會達到某種「終極狀態」？一種分子雖然排列混亂，卻被擠壓得密不透風、穩定到幾乎無懈可擊的狀態？
他把這個假想材料叫做「理想玻璃」（Ideal Glass）。
問題提出後，就這麼渡過了近八十年的寒暑，從未有人在自然界找到它，也沒有人能用電腦模擬出它的存在，因為傳統路線就是模擬冷卻過程，讓分子慢慢安頓下來，但這條路始終走不到終點。
#換個方向蓋出終點
俄勒岡大學物理學家艾瑞克·科爾文（Eric Corwin）帶著他的團隊，決定不跟著走那條老路。
他們的邏輯很跳躍：「既然目的地是理想狀態，我們何不直接把它蓋出來？」
團隊從二維的圓盤分子開始，參考晶體中每個粒子接觸六個鄰居的蜂巢幾何結構，再用自己開發的演算法，在保留超高堆積密度的前提下，把所有的晶體週期性完全打散。
#混亂外表的晶體
這塊模擬出的材料，外表是完全非晶態的，原子位置毫無規律，但在力學性質上，它和晶體幾乎一模一樣，具備極高的體積模量與剪切模量，密度異常高，而且「組態熵」趨近於零－意味著這些分子幾乎沒有辦法再做任何調整，已經達到了終點。
更驚人的是，它展現出超均勻性的特質，也就是說，在大尺度上，這個系統的密度波動幾乎消失了，比一般的非晶材料安靜得多。
這正是考茲曼在七十八年前所預測的那個東西。
#這可能改變製造業
完美玻璃的研究，背後藏著一個非常實際的需求。
金屬玻璃是一種結構混亂的金屬，比傳統金屬更強韌、更耐變形，但製造起來極其困難，需要讓熔融金屬以超高速度冷卻，才能在晶體形成前將其凍住，製程難度極高。
如果科學家能進一步參透理想玻璃的結構邏輯，就有機會反推出一套讓金屬更容易形成玻璃態的配方，科爾文說道：「你可以用模具做出汽車引擎，做出戰鬥機，這將會是革命性的改變。」
一位科學家在某個寧靜的下午，抓住某個靈感閃現的片刻，振筆疾書地將數學推演寫在紙上，還來不及證明這一切，他離開了，帶著這個問題走進歷史。將近一個世紀後，由另一群人告訴世界：「他當初是對的。」，這就是科學。
圖片來源：phys－Scientists open new window on the physics of glass formation
