凝聚态物理学的理论基础

固体物理学的一个重要的理论基石为能带理论，它是建立在单电子近似的基础上的。而凝聚态物理学的概念体系则渊源于相变与临界现象的理论，植根于相互作用多粒子理论，因而具有更加宽阔的视野：既关注处于相变点一侧的有序相，也不忽视处于另一侧的无序相，乃至于两者之间临界区域中体现标度律与普适性的物理行为。
L.朗道于1937年针对二级相变提出了对称破缺的重要概念，后来成为凝聚态物理学概念体系的主轴。在某一特定的物态之中，某一对称元素的存在与否是不能模棱两可的。当原始相中某一对称元素在变温或变压过程中突然丧失，就意味着发生了相变，出现了有序相。引入序参量用来定性和定量地描述有序相和原始相的偏离。一直降到零温（0K），有序相达到基态，而非零温的有序相处于激发态。而激发态有恢复破缺了的对称性的倾向。低能激发态是非定域的，以波或准粒子的形式出现，被称为元激发的集合。非线性定域化的激发态则称“谶纬”拓扑缺陷。元激发与拓扑缺陷均会对不同的物理性质产生影响。
物质处在足够高的温度将呈现气态，它是均匀且各向同性的，就统计意义而言，保持了完整的平移和旋转对称性，与统辖它的物理定律的对称性相同。降温会使气体凝结成液体，虽则整体的对称性仍然保持不变，但出现了短程序。再降温又使液体凝固成为晶体，平移和旋转的对称性都发生破缺，剩下的对称性属230个空间群中的一个。固体丰富多彩的物性是和对称破缺密切相关，而具有诱人兴趣物性的液体也多半是液晶或复杂液体，也和某种对称破缺有关。晶态中的元激发为晶格振动或声子，是理解固体的热学性质的关键，晶态中的拓扑缺陷为位错，是理解固体的塑性与强度的关键。