鲁伯特的眼泪原理(鲁伯特的眼泪是什么)

400年前,巴达维亚的鲁伯特王子送给了当时英格兰国王查理二世五颗特殊的玻璃球,可能很多人不理解,送国王玻璃球这样的操作让人们无语,如此寒酸的礼物不怕查理二世问罪吗?

不少的人们都认为鲁伯特王子的这个礼物会让查理二世不喜,会让国王当众嘲笑一番。可最后的结局却出乎意料,查理二世对这五个玻璃球非常满意,如此喜剧化的结果让很多人大跌眼镜,这五颗玻璃球难道有什么奇特之处?

鲁伯特王子送给查理二世五颗奇特玻璃球的时候,自然也说了它们的神奇之处,而这种神奇颠覆了当时人们的认知。自比这五颗玻璃球闻名世界,并且一直折腾了科学家长达400年之久,后世的人们称这种类型的玻璃球为鲁珀特之泪。

鲁伯特的眼泪原理

这种奇特的玻璃球看上去就像是一个蝌蚪或者是人的一滴眼泪,那么这种鲁珀特之泪有什么样的神奇之处?可以让科学家争先恐后研究了长达400年之外?其实鲁珀特之泪真正的神奇之处就是它的“无坚不摧”,即使是到了现代,普通的子弹也无法打破鲁珀特之泪,它可以跟子弹正面抗衡。

现代的普通子弹都无法抗衡鲁珀特之泪,更不要说400年前的时代了,那个时候鲁伯特王子可能是无意之中制造出了这种神奇的强大玻璃球,在当时的工业背景下,没有一种物质可以从下面将它摧毁,可以说是当是的一种神器。不少的人们猜测:难道这是一种魔法或者巫术?

这当然不是魔法或者巫术,它其实也是一种科学。鲁珀特之泪的制作方法非常简单,只需要将玻璃进行高温融化,然后将融化后的液体依靠自身的重力自然滴入冰水中,这样就会形成蝌蚪状的“泪滴”,它就是鲁珀特之泪。

鲁伯特的眼泪原理

鲁珀特之泪的头顶有多么坚硬?科学家曾经用普通的子弹对它进行射击,结果不仅没有粉碎鲁珀特之泪的头部,而且子弹还被粉碎了。在同距离下想要将它的头部摧毁,需要用到威力更大的子弹或者是狙击枪子弹才可以。

由此可见,鲁珀特之泪的头顶多么的坚硬,怪不得在数百年前,人们将它当成一种神器,无数的科学家对它如此痴迷,想要揭开它神秘的面纱。可是这一个探索过程却整整花费了400年之外,直到上个世纪90年代才被科学家破解。

那么鲁珀特之泪如此强大的背后是什么原因?其实是应力在搞鬼。当玻璃经高温融化之后,产生的液体滴入冷水里的时候,最外层会先冷却凝固,而这个时候玻璃的内部还处于高温熔融状态。

鲁伯特的眼泪原理

随后,内部的液态玻璃也开始慢慢冷却凝固,出现了热涨冷缩效应,内部的冷却凝固紧紧地拉着外层玻璃向内收缩,使得外层玻璃受到内向的压应力。这个压应力是非常高的,可以达到700兆帕,几乎是大气压的7000倍。

玻璃内部拉扯外层的时候,同样也会受到固态外壳玻璃的拉扯,在两股力的作用下,它们之间逐渐形成了相互对抗,制衡,形成了一个平衡状态。

而玻璃的主要成分是二氧化硅,为了对抗内层玻璃的拉扯,外层的二氧化硅会更加紧密结合,分子间的距离大幅减少,从而形成了一种密度非常高的外壳,可以有效对抗内层的压应力。在一个完整的鲁珀特之泪中,风外层的压应力一直处于平衡状态,在对抗中具备了一个强硬的头部。

鲁伯特的眼泪原理

只要这种内外压应力的平衡不被打破,那么鲁珀特之泪就可以坚不可摧。只是,任何事物都没有绝对的强度,有强的一面自然就会有弱的一面,古时候的一些硬功夫,可以让皮肤有强大的防御力,普通的刀枪都可以抵抗。

可就是这样强大的硬功夫,同样有弱点存在,在武侠小说中称之为气门,一旦气门被轻轻攻击,就可以瞬间破掉这些硬功夫。鲁珀特之泪同样也是如此,它的头部的确非常硬,普通的子弹都会被粉碎,可就是这样强大的鲁珀特之泪,却有一个致密的弱点,那就是尾部。

我们只需要轻轻对尾部施加一个力就可以瞬间破坏掉整个鲁珀特之泪,让它瞬间粉碎,为什么会这样呢?其实也跟它内外压应力的平衡有关。前面我们说了,鲁珀特之泪之所以会有强大的头部防御力,主要是因为玻璃内外的压应力形成了一种拉扯平衡状态。

鲁伯特的眼泪原理

如果这种平衡状态被破坏掉,那么鲁珀特之泪自然也就会瞬间瓦解,那么要如何破坏这种平衡呢?从头部破坏很明显是不行的,根据科学家的实验,鲁珀特之泪的头部可以抗衡20吨的力量,只有超过20吨,才能够从正面击破。

相对于头部强大的防御力,鲁珀特之泪的细小尾部就没有那么强大了,可以说是非常脆弱的。由于鲁珀特之泪的尾部质量最小,冷却快,从而导致尾部冷却不均衡,产生的应力也非常小,只需要对尾部用手指轻轻一掰,整个玻璃内部力的平衡就会被打破,像多米诺骨牌一样瞬间瓦解。

鲁珀特之泪强大的谜团被科学家破解了,通过这个原理,科学家也将它应用到了一些现代物品上,例如我们现在所用的钢化玻璃就是在鲁珀特之泪的基础上进行改良的,普通的玻璃通过加温到550℃的塑性状态后进入风扇急速冷却,再通过一些处理就可以得到钢化玻璃。

当然,鲁珀特之泪的应用,我们现在还处于初级阶段,它真正强大的应用我们还没有实现。或许在不久的将来,科学家会对鲁珀特之泪的背后谜团有更深的了解,从而制造出一些更强大的无坚不摧的利器,服务于人类文明。