魯伯特之淚的奇特現象，困擾了科學家400多年

1660年，巴達維亞一位叫魯伯特的親王，給英格蘭國王查理二世獻上了5顆玻璃球作為生日禮物，這份看似寒酸的禮物後來揚名世界，它就是大名鼎鼎"魯伯特之淚"，世界上最堅硬和最脆弱的玻璃體。

所有人都知道，玻璃製品是出了名的易碎品，韌性非常差，一經受到碰撞就會破碎，然而，科學家卻發現了一種很特別的玻璃體，它的樣子是蝌蚪狀，頭大尾小，面對射過來的子彈，不但自己毫髮無損，而且能瞬間將子彈粉碎成渣渣，看似堅硬無比，這種奇特的玻璃體就是"魯伯特之淚"。

魯伯特之淚的頭部極其堅硬，不但子彈打不穿，它甚至還能承受20噸重量的壓力，有人曾經用數十噸的液壓機想壓碎它，結果出乎人們意料，除了在液壓機金屬工作檯上留下一個小坑外，玻璃材質的魯伯特之淚完好無損，但是它的尾部卻相當脆弱，只要捏住它的小尾巴稍稍用力，整個玻璃體就快速粉碎。

魯伯特之淚的製作十分簡單，用火將玻璃燒融化並將其滴到冷水之中，滴落到水中的液態玻璃在水中迅速冷卻凝固，就會形成一個頭大尾小、類似蝌蚪形狀的晶瑩剔透的玻璃體，這就是所謂的"魯伯特之淚"，它的圓形頭部極其堅硬，剛才說了，用子彈打或者用液壓力機壓它的頭部都完好無損，但只要輕輕捏住它的尾部，會形成連鎖反應，整個玻璃體立即迅速粉碎掉，這種奇妙的現象曾經困擾了科學家400多年。

究竟是什麼原理造成了這種奇妙的現象？原來，當融化的液態玻璃滴入冷水中時，它的外部遇冷迅速凝結成一個堅硬的外殼，但它的內部還來不及冷卻凝固，依然是炙熱的液態，由於物體都具有熱脹冷縮的性質，輪到它內部凝固的時候，由於冷卻收縮的原因，它的內部會緊緊拉著外殼形成極大的應力，因此玻璃體的圓形頭部就非常堅硬，如同一個人站在一塊懸空的條形木板上，木板很容易受力彎曲，但如果將木板彎曲拱起，即使多幾個人站在上面，木板也很難彎曲變形，這就是拱橋所採用的原理。

它的內部是緩慢地凝固，所產生的拉力非常大，可以達到7000倍的大氣壓，相當於把7噸的物體壓在1平方釐米麵積上，如同把7噸重的物體壓在一個指甲蓋這麼小的面積上，子彈想要打穿魯伯特之淚，就必須先對抗它外層巨大的壓應力，跟7000倍的大氣壓相比，子彈的動能就顯得十分脆弱了。

除了外層的壓應力，在魯伯特之淚的內部還有一種拉應力，壓應力和拉應力達到平衡，只要這兩種力保持平衡，魯伯特之淚就會維持穩定而不破碎，但當你捏住它的尾部時，這種力的平衡就會被打破，魯伯特之淚會以極快的速度破裂，破裂的速度可以達到1600米每秒，幾乎相當於音速的5倍。

在現實生活中有很多魯伯特之淚的原理運用，比如鋼化玻璃，製造時先是將玻璃加熱融化後再快速冷卻，使得玻璃具有極高的韌性和強度，這與魯伯特之淚的製作過程非常像，顯而易見，它強度非常大而且韌性好，而且它破碎的結果是不會像普通玻璃那樣邊緣鋒利和有稜角會傷人，它碎了之後是形成很小的塊，這些小塊沒有稜角且不鋒利，所以不會傷人。

但是鋼化玻璃也有缺點，那就是它無法切割，玻璃刀也劃不動它，你如果非得用玻璃刀硬切它的話，整塊玻璃就炸了，因為它內部是有應力的，破壞了它的應力平衡就碎了，所以這種玻璃是事先設計好的，然後加熱快速冷卻，不能做好了再去切；其次是它有自曝的風險，因為鋼化玻璃的脆弱點是它的邊緣，邊緣如果碎了，整片玻璃應力的分布就全都被破壞，所以就會自動炸裂，汽車車窗的鋼化玻璃，平時用錘子都砸不破，但如果砸它的邊緣或者角上，整塊玻璃就會破裂，另外就是玻璃在生產時含有雜質，雜質會破壞它內部的應力平衡引起自曝，當然，可採用鋼化夾膠的方法來增加它的強度。