玻璃看起來很簡單，你或許覺得很普通，其實它是一種非常奇怪的材料，甚至是一個難以置信的謎。
玻璃絕對是一個物理學(xué)之謎，自從人類在幾千年前第一次遇到它以來，就一直無法理解。
原因是:玻璃不是普通的固體，但它也不是液體。它介于兩者之間，是一種奇怪的混合物，一種稱為非晶態(tài)固體的物質(zhì)。
非晶態(tài)固體又稱無定形體或玻璃體。其內(nèi)部原子或分子的排列無周期性，如同液體那樣雜亂無章地分布，可以理解為過冷的液體。
最近，科學(xué)家的一項突破使我們比以往任何時候都更接近于了解玻璃表面下發(fā)生了什么，這要歸功于一種新的算法，這可以幫助預(yù)測玻璃對溫度的依賴性。
這個項突破能幫助我們更快、更好發(fā)現(xiàn)新材料，并理解玻璃整體上是如何以這種奇怪的方式存在的。
玻璃是無定形的，沒有平衡結(jié)構(gòu)，所以它不斷地通過分子的緩慢運動變化。
由于在分子水平上的這些運動，玻璃從來沒有形成固體的理想狀態(tài)，在理想狀態(tài)下原子會排列成有序的、可預(yù)測的晶體結(jié)構(gòu)。
理論上，如果有足夠的時間，玻璃或許有一天會到達理想狀態(tài)，但由于原子過程非常緩慢，這將需要非常長的時間，科學(xué)家們認為，這個時間會超過數(shù)百年。
另一個困難是溫度。硅基玻璃和其他非晶態(tài)玻璃材料（如聚合物），也非常容易受到溫度變化的影響，這使得實現(xiàn)它們的理想狀態(tài)變得更加不可能。
熱是引發(fā)所謂玻璃化轉(zhuǎn)變的因素之一，在玻璃化轉(zhuǎn)變中，受熱的非晶態(tài)固體在冷卻時從堅硬的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦褚后w的粘性形態(tài)。
這是一個很酷而且是可逆的過程，但它是另一個讓不同種類玻璃的物理特性難以確定的東西。
由于玻璃的非晶態(tài)和無序特性，它的性能會隨著溫度的變化而發(fā)生很大的變化，這使得預(yù)測它的物理行為變得極其困難。
材料科學(xué)的挑戰(zhàn)之一是設(shè)計方法來模擬不同種類的玻璃材料在加熱時的行為。然而，由于玻璃無序和可變結(jié)構(gòu)的分子復(fù)雜性，運行這類計算需要很長時間。
然而，通過一種利用粗粒度(CG)建模的新算法，研究人員表示，他們能夠?qū)⑦@個過程加快大約一千倍。
研究人員的能量重整算法并沒有試圖計算每個原子的位置和分子鍵，而是試圖計算原子簇，從而對影響系統(tǒng)的熵和焓有更廣泛的認識。
用三種不同的玻璃態(tài)聚合物(聚丁二烯、聚苯乙烯和聚碳酸酯)測試了他們的方法，結(jié)果表明，粗粒度模擬與這些材料在現(xiàn)實世界中的行為精確相符。
研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)進展》雜志上。
