一顆小小玻璃球，堅(jiān)硬到子彈都打不碎，可同時(shí)用手一掰就會(huì)瞬間粉碎，困擾人類(lèi)4個(gè)世紀(jì)的魯珀特之淚終于被解開(kāi)了？走進(jìn)今天的主題：魯珀特之淚謎團(tuán)。----引子

大家好，我是科技評(píng)論員騰哥，說(shuō)到玻璃大家都陌生，這種物質(zhì)以易碎著稱(chēng)，現(xiàn)在形容人脆弱也往往也會(huì)說(shuō)這個(gè)人玻璃心。但是有的玻璃卻非常的堅(jiān)硬，比如說(shuō)鋼化玻璃、防彈玻璃等。還有這樣一種玻璃集堅(jiān)硬與脆弱于一體，堅(jiān)硬的部分子彈都打不碎，脆弱的部分只要用手輕輕一捏就瞬間化為粉末。這種玻璃還有一個(gè)非常好聽(tīng)的名字叫做魯珀特之淚。魯珀特之淚一經(jīng)出現(xiàn)，他身上的謎團(tuán)就開(kāi)始困擾人們，直到4個(gè)世紀(jì)以后的今天，人們才通過(guò)先進(jìn)的儀器，揭開(kāi)了他身上的奧秘。并且通過(guò)對(duì)這種奧秘的研究研發(fā)出了很多現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的物品，那么魯珀特之淚身上到底蘊(yùn)藏著什么秘密呢？

走近魯珀特之淚

魯珀特之淚是在17世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)的。相傳查理一世的侄子魯珀特制造并發(fā)現(xiàn)了這種物質(zhì)。有一次他在無(wú)意之中將溶解后的玻璃水滴到了水中，這種玻璃溶液在水中迅速地就形成了類(lèi)似小蝌蚪一樣的玻璃淚滴狀物質(zhì)。由于是魯珀特王子發(fā)現(xiàn)的，所以就將其命名為魯珀特之淚。后來(lái)魯珀特王子將5顆魯珀特之淚作為禮物送給了查理二世。至此之后，魯伯特之淚開(kāi)始聞名于世。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)這種玻璃物質(zhì)身上蘊(yùn)藏著神秘的力量。在把玩過(guò)程中他們發(fā)現(xiàn)魯珀特之淚的頭部非常堅(jiān)硬，用木槌、斧子等工具來(lái)砸，都不會(huì)碎，但是只要將他的尾部輕輕地一掰，整個(gè)魯珀特之淚在瞬間就會(huì)化為粉末。

當(dāng)時(shí)的人們覺(jué)得這種玻璃制品非常奇特，所以一度在上層社會(huì)興起了把玩魯珀特之淚的風(fēng)尚。這種物質(zhì)的制作過(guò)程也非常簡(jiǎn)單，將融化的玻璃溶液滴入到冰水中，形成的蝌蚪狀物質(zhì)就是魯珀特之淚。后來(lái)人們開(kāi)始對(duì)這種物質(zhì)的特性進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)世紀(jì)的研究，但是人們始終找不到為什么在一個(gè)小小的物體之上會(huì)有截然不同的兩種表現(xiàn)。直到上世紀(jì)90年，人們才逐漸地揭開(kāi)了魯珀特之淚身上的秘密。那么到底是什么讓魯珀特之淚產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象呢？

探尋奧秘

魯珀特之淚身上兼具堅(jiān)硬與易碎兩種特性的謎底一直困擾了人們將近4個(gè)世紀(jì)之后。直到1994年，謎底才被揭開(kāi)。騰哥接下來(lái)就為您講講人類(lèi)對(duì)魯珀特之淚幾次重要的探索。早在17世紀(jì)有相關(guān)科學(xué)家就對(duì)魯珀特之淚產(chǎn)生了濃厚的興趣，在拿到魯珀特之淚之后第一時(shí)間對(duì)其進(jìn)行了研究。科學(xué)家應(yīng)用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的微光學(xué)技術(shù)對(duì)魯珀特之淚的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。這位科學(xué)家詳細(xì)地將內(nèi)部結(jié)構(gòu)、斷面紋理和內(nèi)外紋路描述出來(lái)。后來(lái)經(jīng)過(guò)研究，這位科學(xué)家似乎發(fā)現(xiàn)了魯珀特之淚如此脆弱的原因。當(dāng)時(shí)科學(xué)家給出的結(jié)論是脆性材料由裂紋傳播，抵抗外力的能力瞬間失效，才造成了魯珀特之淚的尾巴如此脆弱。

20世紀(jì)初期有一位著名的工程師也對(duì)魯珀特之淚進(jìn)行了研究，他的研究更接近現(xiàn)在我們的研究結(jié)論—金屬應(yīng)力和斷裂理論。這位工程師為了能夠更好地解釋這種說(shuō)法，工程師進(jìn)行了大量的相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)，最著名的就是肥皂泡實(shí)驗(yàn)，他通過(guò)肥皂泡的著色狀況，對(duì)外人講述應(yīng)力的存在和如何作用，然后他將這種應(yīng)力直接轉(zhuǎn)嫁到魯珀特之淚的身上，用以解釋為什么魯珀特之淚身上兼顧著既堅(jiān)硬又脆弱的特性。

1994年哈佛大學(xué)科學(xué)家注意到了魯珀特之淚，并對(duì)其展開(kāi)了研究。科學(xué)家通過(guò)現(xiàn)代先進(jìn)的觀察技術(shù)對(duì)魯珀特之淚進(jìn)行了觀察。最終發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因應(yīng)該與應(yīng)力有關(guān)。也就是由于內(nèi)部不均衡的壓力讓魯伯特之淚頭部與尾部受力不均衡，所以產(chǎn)生了頭部與尾部不同的堅(jiān)硬程度。騰哥在這里多說(shuō)一句，給大家講講什么是應(yīng)力。應(yīng)力就是物體在受到外力的影響下，物體內(nèi)部各部分間產(chǎn)生的相互作用的內(nèi)力。

所以只要這種應(yīng)力是平衡的，那么魯珀特之淚的頭部就能夠承受得住非常大的壓力。有科學(xué)家做過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，魯珀特之淚的頭部可以承受每平方英寸50噸左右的壓力。專(zhuān)家們還解釋說(shuō)，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生與魯珀特之淚的制作過(guò)程有關(guān)系。魯珀特之淚是玻璃溶液在高溫狀態(tài)下遇冷形成的。在溶液與冰水接觸的時(shí)候，外面的溶液必然會(huì)先迅速降溫固化，形成一個(gè)肉眼可見(jiàn)的殼，但是在里面的溶液在這個(gè)玻璃殼的保護(hù)之下很有可能還是液體的狀態(tài)。等到液體全部固化的時(shí)候，自然而然地就會(huì)產(chǎn)生體積的變化。

所以外層的玻璃承受著非常大的應(yīng)力。所以魯珀特之淚的頭部非常的堅(jiān)硬，能夠承受得住將近10噸左右的壓力，子彈都打不碎。但是科學(xué)家通過(guò)現(xiàn)代力學(xué)觀察設(shè)備發(fā)現(xiàn)，這種應(yīng)力的分布是非常不均勻的。越往尾部來(lái)看應(yīng)力分布越均勻，也就是說(shuō)抗壓能力差。魯珀特之淚的尾部相對(duì)頭部來(lái)說(shuō)，尺寸小很多。在生活中積累的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，玻璃的體積越小似乎也越容易破碎。所以魯珀特之淚的尾部非常脆弱，一旦尾部受到損傷，就會(huì)產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展效應(yīng)，所謂的裂紋擴(kuò)展就是應(yīng)力瞬間失衡，殘余應(yīng)力會(huì)瞬間被釋放出來(lái)。

這種裂紋的傳播和擴(kuò)散速度是大家很難想象的，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，這種速度以秒為單位的話，基本上可以達(dá)到每秒1900米左右。至此之后，魯珀特之淚身上的謎團(tuán)算是揭開(kāi)了，后來(lái)人們利用這種原理制造出了很多生活用品。其中最具代表性的就是鋼化玻璃，那么這種物質(zhì)又有哪些魯珀特之淚的特點(diǎn)呢？

鋼化玻璃

說(shuō)到鋼化玻璃想必大家也不陌生，他的研發(fā)就是魯珀特之淚應(yīng)力原理在生活中的應(yīng)用。在揭開(kāi)了魯珀特之淚身上的奧秘之后，人們發(fā)現(xiàn)熱處理之后的玻璃堅(jiān)硬程度要遠(yuǎn)超退火處理后的玻璃硬度。后來(lái)人們就嘗試著創(chuàng)造出了鋼化玻璃。鋼化玻璃的堅(jiān)硬程度大家也看到了，一般的硬物根本不能讓其碎裂。這就是因?yàn)殇摶Ａе械募?xì)微裂痕被內(nèi)部的應(yīng)力直接給壓緊了。所以在內(nèi)部基本上不會(huì)出現(xiàn)裂痕。不過(guò)這種技術(shù)似乎還沒(méi)有完全攻克魯珀特之淚身上脆弱的缺點(diǎn)，只要被尖銳物體刺中就會(huì)瞬間爆裂。

但是鋼化玻璃即使碎了也不會(huì)像普通玻璃一樣四處飛濺，而是形成一個(gè)整塊，所以在生活中的安全程度比較高。困擾人類(lèi)4個(gè)個(gè)世紀(jì)之久的秘密在此時(shí)算是揭開(kāi)了，而且還被應(yīng)用于生活當(dāng)中，為人類(lèi)的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了極大的便利。相信隨著科技的進(jìn)步，在不久的將來(lái)會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的應(yīng)力應(yīng)用產(chǎn)品，造福人類(lèi)社會(huì)。

好了，今天的文章就到這里了，生活中還有哪些發(fā)明應(yīng)用了魯珀特之類(lèi)身上的應(yīng)力原理？歡迎給騰哥留言，喜歡騰哥的文章，別忘了給騰哥點(diǎn)贊加關(guān)注。