气液两相的定义, 更多地是为了日常生活时使用的方便. 气液两相的区别, 主要是力学性质(密度, 压缩系数, 粘滞系数等)的区别. 这个区别在温度低于临界温度时是不连续的, 所以会发生水的沸腾这样不连续的相变, 也叫一级相变. 随着温度升高, 气液两相的区别越来越小, 直到临界温度时区别完全消失. 因此临界点处是发生的改变是连续的, 被称为连续相变, 也叫二级相变. 在这里, 与其说出现了新的相, 不如说气液两相融合成了一相, 不妨称之为"流体相". (事实上根据最开始的论述, 气液两相本来就是一相. )
在临界点附近, 气液两相的区别消失, 带来的直接可观测的现象就是所谓"临界乳光". 在临界点往上一点就是液相, 往下一点就是气相. 在足够小的尺度下看, 因为热运动的存在, 系统总不是完全均匀的, 某一时刻有些地方温度高, 有些地方温度低, 这就是所谓热涨落. 因此粗略地说, 在临界点处, 由于热涨落的存在, 气相和液相在不断地产生和消灭, 达到动态的平衡. 由于大量的液滴的存在, 改变了系统的光学性质(比如在晴天和在雾天的视觉效果显然是不同的), 造成了临界乳光的现象.
三维下,保持Z_2 对称性的量子场论,只有两个fixed point,一个是Gaussian fixed point,使用free theory 描述。另外一个是critical Ising model,也就是著名的Wilson-Fisher fixed point。气液相变实际是一个Z_2对称性破缺的过程,序参量可以理解为ho-ho_{critical}。这一相变和顺磁-铁磁相变处于同一个universality class。由同一个conformal field theory描述,就是critical Ising model。理论上可以预测,两种相变的critical exponent是一样的,实验上也可以证实。总之,在理论物理学家眼中,临界点对应一个共形场论。
这个工作获得了1985年的诺贝尔物理学奖。一个原因在于临界现象不仅发生在水的相变过程中,也不仅仅限于气液相变,而出现在更广泛的凝聚体的相变过程中,而这些过程中幂律关系都成立;另一个原因是Wilson将粒子物理中重整化群理论运用到统计物理之中,让人们认识到粒子物理和统计物理中的多体体系,其实都是一回事另外,在临界点附近,物质的热涨落会相当大,体现在水的气液相变上,最明显的现象是临界乳光:大量液滴自发凝聚和消亡,对光线的散射以米散射为主(几乎不随波长变化),水表现出乳白色。






