子彈都打不碎的玻璃，為何用手輕輕一碰就碎了？

世界上有一種東西：它幾乎堅不可摧，但只要隨手一捏就會瞬間自爆，似乎又脆弱無比，這兩種相互矛盾的性質在它身上完美的結合為了一體。是的，這東西是一塊玻璃。它得名於巴達維亞的魯伯特王子，在英語中被稱作「Rupert"s drop」，中文翻譯就浪漫得多，叫「魯伯特之淚」。

來源：Purdue Engineering

其實它原本是普普通通的玻璃。將玻璃融化後滴進冰水裡，然後撈出來，就成了這個長得像蝌蚪一樣的東西。

然而大家千萬不要被「魯伯特之淚」這個貌似有點浪漫的名字欺騙，這是一塊相當頭鐵的玻璃。無堅不摧的液壓機要壓碎它，也需要20噸的壓力。

完成這個操作後，甚至連液壓機都會被搞出一個凹坑。心疼液壓機一秒，為科學獻身了。

不光如此，國外有人用步槍射擊「魯伯特之淚」，結果子彈粉碎了，這顆玻璃的頭部都沒事。要不是子彈帶來的震動震碎了尾部，想來這顆「魯伯特之淚」還是會安然無恙。

「魯伯特之淚」很頭鐵，但它這個「蝌蚪」的尾巴卻是它的弱點，這點和賽亞人悟空一樣。雖然頭怎麼都砸不爛，但是你只需要輕輕捏住它的尾巴，然後稍微一用力——見證奇蹟的時刻到了，一瞬間，檣櫓灰飛煙滅。這就是「魯伯特之淚」迷人的地方，剛強和脆弱融為一體，這種神奇的性質讓無數人著迷。

「魯伯特之淚」正式在世界走紅的時間可以追溯到1660年，巴達維亞的魯伯特王子給英格蘭國王查理二世獻上了5顆玻璃球。按說獻上這樣寒酸的禮物，等待王子的結局要麼是被打一頓屁股，要麼是被當眾嘲笑。但命運總是曲折離奇，這5顆玻璃球居然由此聞名世界，足足折騰了科學家們400年之久。

來源：Purdue Engineering

當然了，在魯伯特王子那時候大家還沒想到如何科學解釋這一切，「魯伯特之淚」最大的作用就是被王子本人帶到朝堂上用來突然捏碎嚇唬人……王子您也太活潑了……

1661年，這五顆魯伯特之淚被移交給英國皇家學會以供研究，經過四個世紀的鑽研，魯伯特之淚兼具高硬度和自毀易碎性的秘密才被解開。直到人們使用交叉偏振光鏡看到了它的內部結構之後才恍然大悟。原來，融化的玻璃在滴進水裡的時候，最外面一層最先凝固，但內部還是熔融狀態。

核心熔融狀態下的玻璃慢慢冷卻凝結，從而體積變小，這時內部液態的玻璃就會拉著已經是固態的外殼收縮，讓外層玻璃受到巨大的壓應力，壓應力高達700兆帕，幾乎是大氣壓的7000倍。同時中心位置的玻璃也被原本呈固態的外殼拉扯向四周，受到拉應力。

只要這種應力保持平衡，魯伯特之淚就能夠保持穩定，可承受巨大的外力衝擊。通常來說，由於玻璃是過冷液體而非固體，表面的任何裂紋都會以音速擴散到內部，從而導致物體碎裂。但「魯珀特之淚」的內部和外部交界面把外力引向一邊，所以裂紋無法擴散。

這就是為什麼「魯伯特之淚」的頭部如此堅硬的原因，大家可以想像成兩隊勢均力敵的拔河隊員正在僵持不下。

來源：Purdue Engineering

由於入水先後不同，「魯伯特之淚」的頭部質量最大，冷卻最慢，尾部質量最小，冷卻最快，因此導致頭尾冷卻不均衡，從而讓整個玻璃內部受力不均。

脆弱的尾部，是「魯伯特之淚」的「阿喀琉斯之踵」，一旦被破壞，不均衡的壓力就會瞬間釋放，順著裂紋擴散到「魯伯特之淚」整體。這個過程叫做「裂紋擴展」，速度可達每秒1450米-1900米，是音速的5倍！大家再感受一下：

可是你知道嗎？魯伯特之淚的製作出來的工藝過程甚至出奇的簡單！

第一步：拿一塊純凈透明盡量無雜質的普通玻璃，用微型噴火槍慢慢的燒！當溫度達到600攝氏度以上，玻璃就開始軟化了。找個小水杯，等玻璃融化時，任其在重力的作用下自然落入涼水中冷卻。

第二步：就是等待融化而滴入涼水的玻璃冷卻。一般情況下十分鐘左右就可以了。此時撈出來的玻璃就像蝌蚪一樣，有頭有尾巴。

其實，在自然界中也存在類似「魯伯特之淚」的物質，比如一些火山彈，也就是熔融的岩漿飛出火山之後快速冷卻凝固，形成的堅固流線型物體。由於過於堅固，自然風化進程很慢，因此地質學家通過這類物質來判斷當地是否有過火山運動。

來源：@Mark Wilson

總體來說，魯伯特之淚雖說表面比鋼鐵還要強硬，但是其中必然會有它軟弱的一面。因此，如果我們遇到了一個比較強大的難以突破的問題時，往往能夠從它的薄弱項去找出解決的方法的話，問題也就能夠迎刃而解。

所以，最後小編在此提議，以後不要隨便叫人「玻璃心」了，有些人的抗壓力還不如玻璃呢……

（文章中素材均來源自網路，僅供交流學習使用）

參考資料：

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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