【物理揭秘】子弹都打不碎的玻璃，为何用手轻轻一碰就碎了？

然而大家千万不要被「鲁伯特之泪」这个貌似有点浪漫的名字欺骗，这是一块相当头铁的玻璃。无坚不摧的液压机要压碎它，也需要20吨的压力。

完成这个操作后，甚至连液压机都会被搞出一个凹坑。心疼液压机一秒，为科学献身了。

不光如此，国外有人用步枪射击「鲁伯特之泪」，结果子弹粉碎了，这颗玻璃的头部都没事。要不是子弹带来的震动震碎了尾部，想来这颗「鲁伯特之泪」还是会安然无恙。

「鲁伯特之泪」很头铁，但它这个「蝌蚪」的尾巴却是它的弱点，这点和赛亚人悟空一样。虽然头怎么都砸不烂，但是你只需要轻轻捏住它的尾巴，然后稍微一用力——见证奇迹的时刻到了，一瞬间，樯橹灰飞烟灭。这就是「鲁伯特之泪」迷人的地方，刚强和脆弱融为一体，这种神奇的性质让无数人着迷。

「鲁伯特之泪」正式在世界走红的时间可以追溯到1660年，巴达维亚的鲁伯特王子给英格兰国王查理二世献上了5颗玻璃球。按说献上这样寒酸的礼物，等待王子的结局要么是被打一顿屁股，要么是被当众嘲笑。但命运总是曲折离奇，这5颗玻璃球居然由此闻名世界，足足折腾了科学家们400年之久。

来源：Purdue Engineering

当然了，在鲁伯特王子那时候大家还没想到如何科学解释这一切，「鲁伯特之泪」最大的作用就是被王子本人带到朝堂上用来突然捏碎吓唬人……王子您也太活泼了……

1661年，这五颗鲁伯特之泪被移交给英国皇家学会以供研究，经过四个世纪的钻研，鲁伯特之泪兼具高硬度和自毁易碎性的秘密才被解开。直到人们使用交叉偏振光镜看到了它的内部结构之后才恍然大悟。原来，融化的玻璃在滴进水里的时候，最外面一层最先凝固，但内部还是熔融状态。

核心熔融状态下的玻璃慢慢冷却凝结，从而体积变小，这时内部液态的玻璃就会拉着已经是固态的外壳收缩，让外层玻璃受到巨大的压应力，压应力高达700兆帕，几乎是大气压的7000倍。同时中心位置的玻璃也被原本呈固态的外壳拉扯向四周，受到拉应力。

只要这种应力保持平衡，鲁伯特之泪就能够保持稳定，可承受巨大的外力冲击。通常来说，由于玻璃是过冷液体而非固体，表面的任何裂纹都会以音速扩散到内部，从而导致物体碎裂。但“鲁珀特之泪”的内部和外部交界面把外力引向一边，所以裂纹无法扩散。

这就是为什么「鲁伯特之泪」的头部如此坚硬的原因，大家可以想象成两队势均力敌的拔河队员正在僵持不下。

来源：Purdue Engineering

由于入水先后不同，「鲁伯特之泪」的头部质量最大，冷却最慢，尾部质量最小，冷却最快，因此导致头尾冷却不均衡，从而让整个玻璃内部受力不均。

脆弱的尾部，是「鲁伯特之泪」的「阿喀琉斯之踵」，一旦被破坏，不均衡的压力就会瞬间释放，顺着裂纹扩散到「鲁伯特之泪」整体。这个过程叫做「裂纹扩展」，速度可达每秒1450米-1900米，是音速的5倍！大家再感受一下：

可是你知道吗？鲁伯特之泪的制作出来的工艺过程甚至出奇的简单！

第一步：拿一块纯净透明尽量无杂质的普通玻璃，用微型喷火枪慢慢的烧！当温度达到600摄氏度以上，玻璃就开始软化了。找个小水杯，等玻璃融化时，任其在重力的作用下自然落入凉水中冷却。

第二步：就是等待融化而滴入凉水的玻璃冷却。一般情况下十分钟左右就可以了。此时捞出来的玻璃就像蝌蚪一样，有头有尾巴。

其实，在自然界中也存在类似「鲁伯特之泪」的物质，比如一些火山弹，也就是熔融的岩浆飞出火山之后快速冷却凝固，形成的坚固流线型物体。由于过于坚固，自然风化进程很慢，因此地质学家通过这类物质来判断当地是否有过火山运动。

来源：@Mark Wilson

总体来说，鲁伯特之泪虽说表面比钢铁还要强硬，但是其中必然会有它软弱的一面。因此，如果我们遇到了一个比较强大的难以突破的问题时，往往能够从它的薄弱项去找出解决的方法的话，问题也就能够迎刃而解。

所以，最后小编在此提议，以后不要随便叫人「玻璃心」了，有些人的抗压力还不如玻璃呢……

（文章中素材均来源自网络，仅供交流学习使用）

参考资料：

https://www.sciencealert.com/watch-what-happens-when-a-bullet-hits-an-unbreakable-prince-rupert-s-drop

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4489980/400-year-old-secret-Prince-Rupert-s-drop-solved.html

https://newatlas.com/prince-ruperts-drop-strength-fragility-mystery-solved/49494/

https://phys.org/news/2017-05-scientists-year-old-mystery-prince-rupert.html

https://blogs.unimelb.edu.au/sciencecommunication/2014/10/19/the-science-behind-the-prince-ruperts-drop/

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