它是宇宙中最丰富也最简单的元素，它的单个原子只有一个质子和一个电子。所以它是谁/什么？

氢在我们的日常生活中很常见，比如水就是由氢和氧组成的。但是，你可能不知道的是，氢还有一些非常奇妙的性质，尤其是在极端条件下。最近，一些物理学家利用机器学习，发现了氢在固态下的一种奇异新相。这一发现目前还是纯理论的，但有助于我们更好地理解从微观到宇宙行星内部的物质行为。

什么是机器学习呢？简单来说，就是让计算机通过数据和算法来自动学习和优化任务，而不需要人为地编写程序。机器学习在很多领域都有应用，比如人工智能、图像识别、自然语言处理等。物理学家也利用机器学习来模拟一些复杂的物理现象，比如量子力学。

量子力学是研究微观粒子(如原子、电子、光子等)行为的物理学分支。量子力学揭示了一些非常奇异和反直觉的现象，比如超位置、纠缠、隧道效应等。量子力学的数学描述非常复杂，而且很难在实验中观察和验证。因此，物理学家需要用计算机来模拟量子系统的行为，以便更好地理解和预测它们。

但是，模拟量子系统也不是一件容易的事情。因为量子系统往往涉及到成千上万个粒子，而每个粒子都有无穷多种可能的状态。要准确地计算这些粒子之间的相互作用和概率分布，需要巨大的计算资源和时间。因此，物理学家需要用一些近似和简化的方法来降低计算难度和误差。

其中一种方法叫做量子蒙特卡罗(QMC)技术，它是基于随机抽样和概率数学的方法，可以用来估计大量粒子的集体行为。QMC技术虽然比较准确，但是也有一些局限性，比如只能处理少量的原子(几百个)，而且不能很好地考虑原子之间的相互作用。

为了克服这些局限性，一些物理学家想到了用机器学习来改进QMC技术。他们利用已有的数据和先前的模拟结果来训练一个机器学习模型，让它能够更好地预测和优化QMC技术的参数和结果。通过这种方式，他们可以用QMC技术来模拟更多的原子(几千个)，而且可以更准确地考虑原子之间的相互作用。

使用这种改进的QMC技术，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学家发现了氢在固态下的一种奇异新相。氢通常需要非常低的温度和非常高的压力才能形成固态。在这种条件下，他们发现他们发现氢分子的形状发生了变化：从像一堆橘子一样堆叠的球变成了更像鸡蛋的形状。

这种变化意味着氢分子之间的距离和角度发生了变化，从而影响了氢的物理性质，比如电导率、热容、声速等。这种新的固态氢相是以前没有预料到的，也没有在旧的理论中出现过。它可能会为我们理解氢的奇妙行为提供新的视角。

为什么氢的行为这么奇妙呢？原因之一是氢是最简单的元素，它只有一个质子和一个电子。这使得它可以以多种形式存在，比如原子、分子、离子、等离子体等。另一个原因是氢在很多地方都很常见，比如水、恒星、行星等。因此，关于氢的新发现可能会影响物理学中的几乎所有其他方面。

目前，这种固态氢新相还只是纯理论的，还没有在实验中观察到。要在实验中制备和测量这种新相，需要非常高的压力和非常低的温度，这是非常困难和昂贵的。不过，物理学家们并没有放弃，他们正在努力寻找更好的方法来实现这一目标。也许有一天，我们就能亲眼看到这种奇异的固态氢。

这种固态氢新相意味着什么呢？目前还不清楚，需要更多的实验和模拟来进一步研究。不过，对于研究类似木星和土星这样充满氢的行星的科学家来说，这种从其它途径获取的见识可能会很有用。也许它能帮助我们揭开行星内部的奥秘，或者发现一些新的物理现象。总之，这是一个非常有趣和有意义的发现，值得我们关注和探索。

参考：https://www.sciencealert.com/physicists-discover-a-strange-new-theoretical-phase-of-hydrogen

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