一個世紀以來，物理學家們一直對一個看似簡單的問題感到困惑：究竟是什么因素決定了材料的熔點？傳統上，物質的相變行為可以通過相圖來描述，其中三條相變線清晰地標示了固體、液體和氣體之間的相變。對于固-氣相變和液-氣相變，基于經典熱力學理論，我們已經能夠推導出相應的解析表達式。

然而，對于描述固體-液體相變的熔化線 ，我們卻遲遲沒有找到類似的解析表達式。這主要是因為熔化過程涉及材料結構內的復雜相互作用，這些相互作用并不像氣體轉換中的那樣直接。

在物理學的發展歷史中，有多種理論嘗試預測物質的熔化線。這些理論包括Sommerfeld和Brillouin在1913年提出的基于聲子的液體熱力學理論，以及基于閾值原子位移的Lindemann-Gilvarry標準的半現象學理論。

其他方法氦包括涉及系統特定缺陷的缺陷介導機制，如位錯、表面和預熔等。然而，這些理論往往只適用于某些系統，而不具有普遍適用性。此外，早期的理論主要關注固體在熔化時的性質變化，而忽略了液體的影響。

理解熔化線在材料科學和相關領域至關重要，因為它使我們能夠預測材料在不同壓力和溫度條件下的行為。這些知識對于設計具有特定性能的新材料至關重要，例如用于高性能機械或極端環境中的材料。

最近發表在《Physical Review E》雜志上的一項研究，終于提出了一種突破性的理論來預測熔點。該理論為各種材料的熔化線提供了一個令人驚訝的簡單和通用的描述。

作者在研究中考慮了液體的影響，通過將液體和固體的熱力學性質聯系起來，建立了一個液固兩相理論，用簡單的拋物線方程描述熔化線 。這個理論與早期只考慮固體性質變化的單相理論不同，它將固體和液體的性質變化聯系在一起，認為兩相都同樣重要來理解固液相變。

這種液固兩相的方法被認為是物理理論的本質，因為它提供了不同性質之間的關系。在這個理論中，作者還考慮了聲子的非諧性對能量差異的影響，以及液體中的跳躍頻率與固體的差異，這些因素都對相變過程中的性質變化起到了作用。

研究人員還將新理論與具有不同結構和成鍵類型的材料的實驗進行了對比，例如稀有氣體氬和氦、金屬鐵和銦、水等，發現熔化線的預測與實驗結果是高度一致的。也就是說，這表明該方程適用于從金屬到簡單元素的各種材料。

這一發現對材料科學具有巨大的潛力。科學家現在可以利用這個理論來設計具有精確控制的熔點和功能的材料。此外，該理論為更深入地理解熔化過程本身的基本物理學鋪平了道路。隨著研究的進展，熔化線理論有可能徹底改變我們對材料的理解和操控，為新型材料的開發和應用打開大門。