一颗小小玻璃球，坚硬到子弹都打不碎，可同时用手一掰就会瞬间粉碎，困扰人类4个世纪的鲁珀特之泪终于被解开了？走进今天的主题：鲁珀特之泪谜团。----引子

大家好，我是科技评论员腾哥，说到玻璃大家都陌生，这种物质以易碎著称，现在形容人脆弱也往往也会说这个人玻璃心。但是有的玻璃却非常的坚硬，比如说钢化玻璃、防弹玻璃等。还有这样一种玻璃集坚硬与脆弱于一体，坚硬的部分子弹都打不碎，脆弱的部分只要用手轻轻一捏就瞬间化为粉末。这种玻璃还有一个非常好听的名字叫做鲁珀特之泪。鲁珀特之泪一经出现，他身上的谜团就开始困扰人们，直到4个世纪以后的今天，人们才通过先进的仪器，揭开了他身上的奥秘。并且通过对这种奥秘的研究研发出了很多现代生产和生活的物品，那么鲁珀特之泪身上到底蕴藏着什么秘密呢？

走近鲁珀特之泪

鲁珀特之泪是在17世纪被发现的。相传查理一世的侄子鲁珀特制造并发现了这种物质。有一次他在无意之中将溶解后的玻璃水滴到了水中，这种玻璃溶液在水中迅速地就形成了类似小蝌蚪一样的玻璃泪滴状物质。由于是鲁珀特王子发现的，所以就将其命名为鲁珀特之泪。后来鲁珀特王子将5颗鲁珀特之泪作为礼物送给了查理二世。至此之后，鲁伯特之泪开始闻名于世。后来人们发现这种玻璃物质身上蕴藏着神秘的力量。在把玩过程中他们发现鲁珀特之泪的头部非常坚硬，用木槌、斧子等工具来砸，都不会碎，但是只要将他的尾部轻轻地一掰，整个鲁珀特之泪在瞬间就会化为粉末。

当时的人们觉得这种玻璃制品非常奇特，所以一度在上层社会兴起了把玩鲁珀特之泪的风尚。这种物质的制作过程也非常简单，将融化的玻璃溶液滴入到冰水中，形成的蝌蚪状物质就是鲁珀特之泪。后来人们开始对这种物质的特性进行了长达几个世纪的研究，但是人们始终找不到为什么在一个小小的物体之上会有截然不同的两种表现。直到上世纪90年，人们才逐渐地揭开了鲁珀特之泪身上的秘密。那么到底是什么让鲁珀特之泪产生这样的现象呢？

探寻奥秘

鲁珀特之泪身上兼具坚硬与易碎两种特性的谜底一直困扰了人们将近4个世纪之后。直到1994年，谜底才被揭开。腾哥接下来就为您讲讲人类对鲁珀特之泪几次重要的探索。早在17世纪有相关科学家就对鲁珀特之泪产生了浓厚的兴趣，在拿到鲁珀特之泪之后第一时间对其进行了研究。科学家应用了当时最先进的微光学技术对鲁珀特之泪的结构进行了研究。这位科学家详细地将内部结构、断面纹理和内外纹路描述出来。后来经过研究，这位科学家似乎发现了鲁珀特之泪如此脆弱的原因。当时科学家给出的结论是脆性材料由裂纹传播，抵抗外力的能力瞬间失效，才造成了鲁珀特之泪的尾巴如此脆弱。

20世纪初期有一位著名的工程师也对鲁珀特之泪进行了研究，他的研究更接近现在我们的研究结论—金属应力和断裂理论。这位工程师为了能够更好地解释这种说法，工程师进行了大量的相关模拟实验，最著名的就是肥皂泡实验，他通过肥皂泡的着色状况，对外人讲述应力的存在和如何作用，然后他将这种应力直接转嫁到鲁珀特之泪的身上，用以解释为什么鲁珀特之泪身上兼顾着既坚硬又脆弱的特性。

1994年哈佛大学科学家注意到了鲁珀特之泪，并对其展开了研究。科学家通过现代先进的观察技术对鲁珀特之泪进行了观察。最终发现这种现象产生的原因应该与应力有关。也就是由于内部不均衡的压力让鲁伯特之泪头部与尾部受力不均衡，所以产生了头部与尾部不同的坚硬程度。腾哥在这里多说一句，给大家讲讲什么是应力。应力就是物体在受到外力的影响下，物体内部各部分间产生的相互作用的内力。

所以只要这种应力是平衡的，那么鲁珀特之泪的头部就能够承受得住非常大的压力。有科学家做过相关的实验，实验中发现，鲁珀特之泪的头部可以承受每平方英寸50吨左右的压力。专家们还解释说，这种现象的产生与鲁珀特之泪的制作过程有关系。鲁珀特之泪是玻璃溶液在高温状态下遇冷形成的。在溶液与冰水接触的时候，外面的溶液必然会先迅速降温固化，形成一个肉眼可见的壳，但是在里面的溶液在这个玻璃壳的保护之下很有可能还是液体的状态。等到液体全部固化的时候，自然而然地就会产生体积的变化。

所以外层的玻璃承受着非常大的应力。所以鲁珀特之泪的头部非常的坚硬，能够承受得住将近10吨左右的压力，子弹都打不碎。但是科学家通过现代力学观察设备发现，这种应力的分布是非常不均匀的。越往尾部来看应力分布越均匀，也就是说抗压能力差。鲁珀特之泪的尾部相对头部来说，尺寸小很多。在生活中积累的经验告诉我们，玻璃的体积越小似乎也越容易破碎。所以鲁珀特之泪的尾部非常脆弱，一旦尾部受到损伤，就会产生裂纹扩展效应，所谓的裂纹扩展就是应力瞬间失衡，残余应力会瞬间被释放出来。

这种裂纹的传播和扩散速度是大家很难想象的，据相关数据显示，这种速度以秒为单位的话，基本上可以达到每秒1900米左右。至此之后，鲁珀特之泪身上的谜团算是揭开了，后来人们利用这种原理制造出了很多生活用品。其中最具代表性的就是钢化玻璃，那么这种物质又有哪些鲁珀特之泪的特点呢？

钢化玻璃

说到钢化玻璃想必大家也不陌生，他的研发就是鲁珀特之泪应力原理在生活中的应用。在揭开了鲁珀特之泪身上的奥秘之后，人们发现热处理之后的玻璃坚硬程度要远超退火处理后的玻璃硬度。后来人们就尝试着创造出了钢化玻璃。钢化玻璃的坚硬程度大家也看到了，一般的硬物根本不能让其碎裂。这就是因为钢化玻璃中的细微裂痕被内部的应力直接给压紧了。所以在内部基本上不会出现裂痕。不过这种技术似乎还没有完全攻克鲁珀特之泪身上脆弱的缺点，只要被尖锐物体刺中就会瞬间爆裂。

但是钢化玻璃即使碎了也不会像普通玻璃一样四处飞溅，而是形成一个整块，所以在生活中的安全程度比较高。困扰人类4个个世纪之久的秘密在此时算是揭开了，而且还被应用于生活当中，为人类的生产和生活带来了极大的便利。相信随着科技的进步，在不久的将来会出现越来越多的应力应用产品，造福人类社会。

好了，今天的文章就到这里了，生活中还有哪些发明应用了鲁珀特之类身上的应力原理？欢迎给腾哥留言，喜欢腾哥的文章，别忘了给腾哥点赞加关注。