TRẠNG THÁI NOTRON CỦA VẬT CHẤT
Khi tăng mạnh áp suất thì vật chất có thể chuyển đến trạng thái thứ năm: trạng thái nơtron. Trạng thái này xuất hiện khi ta ép các electron nguyên tử vào các hạt nhân và sau đó hợp nhất chúng với những proton trong hạt nhân. Và như vậy ta có được notron, còn quá trình vừa nói trên được gọi là notron hóa vật chất. Trong điều kiện của Trái Đất thì quá trình này không bao giờ xảy ra được. Tuy nhiên năm 1967 các nhà bác học đã phát hiện ra những đối tượng vũ có mật độ cao (tới 1018 kg/m3) đến mức vật chất trong nó không thể tránh khỏi bị notron hóa. Các đối tượng này được gọi là những sao notron. Chúng hoàn toàn không giống Mặt Trời của chúng ta, chúng giống như là những hạt nhân nguyên tử khổng lồ.
Khi nghiên cứu cấu trúc của các vật thể, ta có thể giải thích không chỉ tính chất của chúng, mà còn có thể tạo nên những chất mới với những tính năng định trước. Công việc chế tạo các chất mới làm cho người ta nhớ đến trò chơi ''nhà thiết kế thiếu nhi''. Trước mắt chúng ta là vô số những chi tiết khác nhau và ta cố thử làm ra cái gì đó lý thú và có ích từ những ''chi tiết” này. Nhà thiết kế thiếu nhi thì dễ dàng hơn vì cậu ta có thể nhìn rõ từng chi tiết và sờ nắn chúng. Nhưng còn nguyên tử và phân tử thì ta không thấy được và cũng không sờ mó được.
Tuy nhiên chúng ta cũng có một số không ít kết quả.
Do biết được cấu trúc vi mô của vật chất, các nhà bác học đã tạo ra những hợp kim bền và rắn, nhựa đa dạng, các vật liệu chịu nóng, chất dẻo, cao su nhân tạo, capron (một loại sợi tổng hợp), v.v…
Ngày nay những cái đó không làm cho ai ngạc nhiên. Người ta quen nhanh với những thứ mới mà không nghĩ đến việc các nhà bác học và các nhà thiết kế đã phải bỏ ra không biết bao nhiêu là công súc để có được những thứ đó. Còn vào thời cổ đại thì bất cứ nhà bác học nào cũng sẵn lòng hy sinh tất cả để có được sự hiểu biết ngày nay về tính chất của nguyên tử và phân tử. . .Đã không biết bao nhiêu lần Democritus tự hỏi mình: Những hạt nhỏ nhất của vật chất nó như thế nào? Ta có sai lầm khi tin vào sự tồn tại của chúng hay không? Nếu mà biết được tất cả mọi sự trên thực tế là như thế nào thì đó là điều diễm phúc lớn lao nhất! Ông từng thốt lên: ''Hiểu biết được nguyên nhân đích thực sung sướng hơn làm vua Ba Tư!''. Vào thời đó không ai có thể giúp gì được cho nhà triết học. Những quan sát của bản thân ông cũng không làm sáng tỏ điều gì. Nếu đôi mắt không giúp gì được trong việc tìm chân lý, thì có mắt để làm gì? Và theo truyền thuyết, khi đó Democritus nguyền rủa đôi mắt vô tích sự của mình và đã đâm lòi chúng...
Giống như một đứa trẻ bướng bỉnh quyết tìm hiểu xem món đồ chơi trên tay nó cấu tạo như thế nào, con người trong nhiều thế kỷ đã đi tìm lời giải đáp cho những câu hỏi ''đơn giản'' về cấu trúc thế giới. Lugwig Boltzmann đã viết: ''Những học thuyết đầu tiên về Vũ Trụ thật ấu trĩ... Trí tưởng tượng thì ghê gớm, nhưng kiểm tra nó bằng thực nghiệm thì lại không làm được. Và không có gì là lạ khi những người theo chủ nghĩa kinh nghiệm và những nhà thực hành đã chế giễu các học thuyết này. Tuy nhiên chúng đã chứa đựng mầm mống của mọi học thuyết vĩ đại sau này...''. Rồi ''thời niên thiếu'' qua đi, loài người bước vào giai đoạn “trưởng thành”. Và ngày nay chúng ta không chỉ biết giải đáp cho nhiều câu hỏi liên quan đến cấu trúc của vật chất, mà còn có khả năng thiết kế cả một thế giới vật chất mới - những vật thể được tạo thành từ vô số những vật liệu chưa từng có, những vật liệu mà trước kia chưa bao giờ tồn tại trong thiên nhiên và chỉ có được nhờ khám phá khoa học của con người.
LỜI GIẢI ĐOÁN VỀ BẢN CHẤT CỦA NHIỆT
Nhà triết học Francis Bacon (1561 - 1626) là người đầu tiên vào năm 1620 đã đưa ra ý tưởng nhiệt là sự chuyển động. Robert Boyle có cùng quan điểm như vậy và năm 1675 đã làm thí nghiệm chứng minh rằng sự cọ sát giữa các mặt chuyển động sinh ra nhiệt. Sau này Robert Hooke và Daniel Bernoulli đã đưa ra những khái niệm động lực học về nhiệt. Năm 1738 trong công trình ''Thủy động lực học'' Bernoulli đã xem chất khí như vô số các hạt nhỏ và nhiệt độ có liên quan đến chuyển động của các hạt này, còn áp suất của chất khí lên thành bình chứa khí thì Bernoulli xem là kết quả tác động chung của các hạt này. Năm 1744 Mikhail Vasilyevich Lomonosov đã nói lên những suy nghĩ tương tự trong công trình những suy nghĩ về nguyên nhân của sự nóng và lạnh''.
Lomonosov đã nhìn thấy nguyên nhân là ở ''sự chuyển động tương hỗ của các hạt nhỏ vật chất không thể cảm nhận''. Ông đã phê phán kịch liệt học thuyết chất nhiệt, đưa ra những dẫn chứng thực nghiệm mâu thuẫn với học thuyết này (ví dụ, khi đạn nổ thì một lượng nhiệt lớn sẽ thoát nhanh ra và không kèm theo sự làm lạnh môi trường xung quanh). Các kết luận của Lomonosov đã có ảnh hưởng đến Leonhard Euler. Năm 1752 Euler đã viết: ''Việc nhiệt có liên quan đến chuyển động của các hạt nhỏ của vật thể ngày nay đã khá rõ''.
Nhưng vào nửa sau của thế kỷ XVIII học thuyết vật chất về nhiệt lại nổi lên. Người ta cho rằng người sáng lập ra học thuyết này là Platon. Học thuyết này khẳng định sự tồn tại của một vật chất không trọng lượng tựa hồ chất lỏng (gọi là chất nhiệt) là nguyên nhân của hiện tượng nhiệt.
Chất nhiệt không trọng lượng xem như được phân tán trong toàn vật chất, có khả năng luồn sâu vào vật thể, ''kết hợp'' với vật thể đó và biến vật rắn thành chất lỏng, biến chất lỏng thành chất khí. Lý thuyết chất nhiệt không trọng lượng giải thích những sự kiện thực nghiệm như ánh nắng Mặt Trời truyền nhiệt, sự tồn tại của nhiệt nóng chảy (khi đó người ta gọi là ''nhiệt ẩn''), sự khác nhau của các nhiệt dung riêng của vật chất,v.v... Thuyết động lực học không giải thích được những điều đó cho lên đại đa số các nhà bác học thời đó giữ quan điểm của thuyết coi nhiệt là vật chất không trọng lượng.
Dẫu sao đến cuối thế kỷ XVIII học thuyết cơ học về nhiệt bắt đầu dần dần ăn sâu vào các ngành vật lý và hóa học. Ví dụ năm 1798 tại Munich bá tước Benjamin Rumford (tên thật là Thompson; 1753 - 1814), người gốc Mỹ, bằng một mũi khoan cùn đã khoan một nòng súng đặt trong nước và khoan trong 2,5 giờ thì nước sôi. Khi đó một người Anh tên là Humphry Davy đã thực hiện những thí nghiệm về độ tan chảy của băng nhờ ma sát. Những thí nghiệm này cho người ta thấy được mối liên hệ giữa ''nhiệt ẩn'' và tác động cơ học lên vật thể. Và cuối cùng thì vấn đề bản chất của nhiệt được hoàn toàn giải quyết. Đó là khi Albert Einstein và Marian Smolukhovsky xây dựng xong lý thuyết chuyển động Brown, liên hệ nó với những va chạm của các phân tử động của chất lỏng.
