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神奇玻璃——鲁伯特之泪的奥秘
你是否曾被一种玻璃吸引,坚硬无比,连都无法穿透,却在我们轻轻一捏之下瞬间破碎?这就是神秘的鲁伯特之泪。让我们一起揭开这层玻璃背后的神奇面纱,它的独特之处。
早在1660年,巴达维亚的鲁珀特王子发现了一种特殊的玻璃。当液态玻璃在大自然的引力下落入冰水中,它会形成一种独特的形态,就像蝌蚪一样。这种玻璃被命名为鲁伯特之泪。不要被它浪漫的名字所迷惑,因为这层玻璃有着超乎想象的硬度,甚至不能被击穿。即使是现代无敌液压机也需要施加20多吨的压力才能摧毁它。奇怪的是,我们只需轻轻捏住它的尾巴,整个鲁伯特之泪就会瞬间粉碎。
这种奇怪的现象困扰了人类长达300多年,直到1994年,普渡大学的钱德拉·塞克兰和剑桥大学的乔杜里才揭开它的秘密。他们使用高速摄影观察了泪滴破碎的整个过程,得出结论:鲁伯特之泪的头部表面存在强大的压印力,而内部则存在强烈的拉伸应力。这使得鲁伯特之泪处于不稳定的平衡状态。只要这种状态从尾巴处断开,就会引发整个泪滴的破碎。
那么,如何保持这种不稳定的平衡呢?为了深入研究,钱德拉·塞克兰和乔杜里找到了泰尼理工大学的Hille abin教授,共同研究罗伯特之泪。通过使用交叉偏振光镜,他们观察到鲁珀特之泪的内部结构,并意识到当熔融玻璃滴入水中时,最外层会首先凝固,但内部仍处于熔化状态。在冷凝过程中,内部基态玻璃会拉动已经坚固的外壳收缩,因此承受巨大的压缩应力。这些应力高达700 MPa,相当于地球大气压力的7000倍,或是玛利亚海沟最深处水压的七倍。
尽管鲁伯特之泪的头部异常坚硬,但我们都知道它的尾巴非常脆弱。一旦尾巴被破坏,不平衡的状态将立即被释放,裂缝将沿着泪滴蔓延。整个过程被专家称为裂纹扩展,其传播速度可高达每秒1,450米至1,900米。
除了鲁伯特之泪,自然界中还有一些类似的物质,如火山弹。这些是由熔融岩浆飞出火山后迅速冷却凝固形成的固体流线型物体,具有极强的硬度。地质学家甚至使用这些物质来判断是否有火山运动。
那么,世界上最坚硬的东西是什么呢?或许每个人都有不同的看法。有人可能会说是金刚石,有人可能会说是人心。但无论如何,鲁伯特之泪的神奇之处无疑为我们展示了大自然的奇妙之处。在这个看似简单的玻璃泪滴中,隐藏着宇宙的奥秘和复杂的人心。当我们面对爱情、金钱、面子等问题时,或许也能从中汲取到一些启示:有时候,为了所谓的“面子”,我们是否过于坚硬,忽略了真正的情感和道理?