凝聚态物理学(Condensed matter physics)是研究物质凝聚相(condensed phases)物理性质的学科。该领域旨在揭示和解释凝聚相物质的微观机制与宏观行为。量子力学、电磁学以及统计力学的相关原理在凝聚态物理的理论建构中具有核心地位。
人类最为熟悉的凝聚相包括固体和液体两种形式。凝聚态的范畴还涵盖若干特殊物质在极端条件下所呈现的状态,例如低温下的超导相、与自旋相关的铁磁相与反铁磁相、以及超低温原子体系中的玻色–爱因斯坦凝聚相等。
对凝聚态的研究既包括通过实验手段测定各种物理性质,也包括利用理论模型与数学方法,对这些复杂体系的物理本质进行深入刻画与理解。
由于仍有大量体系与现象有待揭示,凝聚态物理学已发展为当代物理学中最为活跃的研究方向之一。仅在美国,该领域的研究人员约占全国物理学者总数的三分之一,美国物理学会(APS)中“凝聚态物理分部”亦为其规模最大的部门。凝聚态物理同时与化学、材料科学及纳米技术等学科密切交叉,并与原子物理学、生物物理学等分支领域保持紧密联系。此外,该领域在理论研究中形成的若干概念与方法,也被广泛借鉴并应用于粒子物理学与核物理学等其他基础领域。
从历史上看,晶体学、冶金学、弹性力学及磁学等最初均是彼此独立的学科领域。二十世纪四十年代,物理学家将这些学科加以整合,形成了“固体物理学”(solid-state physics)。二十世纪六十年代后,有关液体物理性质的研究逐渐纳入其中,从而形成了更为宽泛的“凝聚态物理学”概念。事实上,“凝聚态”这一术语早已出现在欧洲学界,只是当时尚未被广泛采用。一个著名的例证是施普林格(Springer)出版社于1963年创办的期刊《凝聚态物理学》(Physics of Condensed Matter)。二十世纪六、七十年代的科研经费环境及冷战时期各国政府的科技政策,进一步推动了该术语的普及。相较于“固体物理学”,研究者认为“凝聚态物理学”这一表述更能体现固体、液体、等离子体及其他复杂物质体系在研究方法与物理原理上的共通性。这一领域的研究成果亦与金属、半导体等在工业与技术应用中的发展密切相关。贝尔实验室(Bell Labs)便是最早开展凝聚态物理系统研究的科研机构之一。
“凝聚态”一词在更早的文献中已有使用。早在1947年,雅科夫·弗伦克尔(Yakov Frenkel)在其著作《液体动力学理论》(Kinetic Theory of Liquids)的绪论中便提出:“液体动力学理论未来将发展为固体动力学理论的推广与延伸。事实上,更为合理的做法或许是将液体与固体共同归入‘凝聚态’这一范畴。”这一观点在后来为凝聚态物理学的发展奠定了重要的思想基础。