日前，搜狐视频关注流《张朝阳的物理课》“基础科学大会系列对谈”再次开启。搜狐董事局主席、物理学博士张朝阳与宾夕法尼亚大学物理教授刘若微展开深度对话。
二人以 “复杂的世界：从沙子到智能”为主题，从日常可见的沙堆、泡沫切入，深入软物质与非平衡统计物理的前沿领域，探寻无序系统中的普适规律，并延伸探讨了低功耗类脑智能材料的研究路径与未来潜力。
对谈现场。图源：搜狐
谈可调材料：像训练神经网络一样“训练”一张弹簧网
刘若微是非平衡统计物理领域的标杆学者，凭借在阻塞相变与无序固体领域的开创性贡献，她与合作者斩获2025年美国物理学会Leo P. Kadanoff奖，并于今年荣获国际基础科学大会的玛丽?居里物理学奖章。
在分享何为软物质时，刘若微以剃须泡沫为例，解释了软物质的奇妙之处：泡沫约95%都是气体，单个气泡并不坚硬，但大量气泡相互挤压、彼此作用后，却能堆积出固定的形状，从而表现出类似于固体的刚性。张朝阳表示，这个现象与结构效应类似，就像多根横梁彼此支撑那样。
为了抓住其中最关键的物理，研究者可以先把真实颗粒简化成一个个小球：彼此分开时没有作用，一旦挤在一起便产生排斥。刘若微介绍，当这些小球的体积分数接近64%时，体系会发生“阻塞相变”，从能够流动变成具有剪切刚性的固体。
与水结冰不同的是，阻塞体系无需排成整齐的晶体，也能在不断拥挤中“变硬”。刘若微认为，这种无序固体可成为理解沙粒、泡沫、玻璃等材料的重要起点。
在软物质领域中，另一个有趣的现象是蛋白质变构调控：一个小分子在蛋白质局部结合，可能引发远处结构和功能的改变。刘若微设想，利用类似的机制，能否反过来主动设计一张由可调材料组成的网络，让这张可调材料网络产生人们想要的功能？
在这一问题的驱动下，刘若微和她的团队设计了一个弹簧网络。在其中增删或调节某一根弹簧，就可以改变整个网络的剪切模量和体积模量，进而让弹簧网络具备负泊松比的奇特力学性质。类似地，刘若微团队还设计了流管网络和电阻网络。
然而，如何知道其中的材料单元该怎么调，是另一个需要解决的难题。
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