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一個東西竟然能兼具堅硬和易碎兩種截然相反的屬性,這東西就是魯伯特之淚

如果提到堅硬,你會想到什麼?當然是刀砍不動,錘砸不動的鋼鐵。那麼如果說到易碎,你又會想到什麼呢?當然是一碰就裂,一摔就碎的玻璃。然而,如果我跟你說,有一種東西既堅硬又易碎,你知道是什麼嗎?你可能會驚嘆世界上竟然有如此的東西?當然有,而且這個東西就是一種玻璃製品,其本質仍然是玻璃。既然是玻璃製品,又如何能夠談得上堅硬呢?一個玻璃製品又能夠堅硬到何種程度呢?這種既堅硬又易碎的玻璃製品到底是什麼呢?這種東西擁有著一個美麗的名字,被稱之為魯伯特之淚。

魯伯特之淚到底是什麼呢?其實就是在燒制玻璃製品的過程中,自然滴入水中的玻璃液體,這些玻璃液體在滴入冷水之中後迅速冷卻,很快便形成了一種擁有一條長尾巴的水滴狀玻璃製品,你也可以將其形容為一種蝌蚪狀的玻璃製品。那麼這種蝌蚪狀的玻璃製品到底有何神奇之處呢?神奇之處就在於這個玻璃水滴本身極度的堅硬,堅硬到何種程度?就算是你用一把大鐵鎚使勁渾身的力氣去敲擊它,它看起來也不會有絲毫損傷。這絕對超越了我們對於一般玻璃製品的了解。但是其也保持了一般玻璃製品的易碎屬性。

雖然魯伯特之淚的水滴部分極為堅硬,但是其又尖又細的尾部卻極為脆弱,你只需要輕輕一彈,它就會碎掉,這本身並不神奇,神奇的在於在魯伯特之淚尾部碎掉的瞬間,它那無比堅硬的水滴狀身體也會隨之碎裂,正是因為魯伯特之淚具有如此神奇的屬性,所以曾經被魯伯特王子當做寶物獻給了英格蘭的查理二世。而此後很多學者便對此展開了研究,魯伯特之淚兼具堅硬與易碎的雙重屬性這一難題曾經困擾了學者們很長的時間。直到現代科學的不斷發展,人們才終於弄清了魯伯特之淚的秘密所在。

這裡面首先要引入一個概念,那就是抗壓應力,所謂的抗壓應力就是當物體從外部受到壓力和衝擊的時候,物體所表現出的抗壓縮能力,一旦外部的壓力和衝擊超過了物體本身的抗壓應力,那麼物體則會變形,具體到玻璃製品之上就會導致碎裂。然而,魯伯特之淚的水滴部分由於具有一定的厚度,所以在滴入冷水中之中,其表面會迅速凝固,但是其內部相對於外部而言,凝固速度則較慢,隨著內部液體的逐漸冷卻,會對錶面產生一種與壓應力相反的拉應力,從而使得表面的抗壓應力大增。那麼為什麼當尾部碎裂的時候,魯伯特之淚便會整個碎掉呢?

這是因為玻璃的本質實際上是過冷液體,而並非一般的固體,當魯伯特之淚尾部發生碎裂時,其裂紋會順著這個玻璃製品內部的軸線迅速傳導,進而深入到其頭部破壞內部和外部的平衡,當魯伯特之淚內部和外部的應力平衡被打破之後,其內部所具有的巨大拉應力就會迅速導致其碎裂,就如同將紙張撕碎一樣。魯伯特之淚無疑是一種既漂亮又有趣的玻璃製品,如果我們細心觀察就會發現,凡是具有某種看起來比較特殊屬性的物體內部的物理學原理無不涉及到兩個字,那就是平衡。可見平衡是事物運行的重要規律之一。你還見過哪些如魯伯特之淚一般有趣的物體呢?其中又蘊含著怎樣的科學原理呢?


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