子弹都打不碎的“鲁珀特之泪”为何一捏尾部就碎了？

子弹都打不碎的“鲁珀特之泪”为何一捏尾部就碎了？

如果你能把玻璃烧化，然后一大粒玻璃水滴入水中，等冷却之后，你就得到了一颗美腻的“鲁珀特之泪”。

为什么叫鲁伯特之泪这么文艺的名字呢？

要说会到17世纪，德国的鲁珀特亲王送给了英王查理二世一个神秘的礼物，它是一个蝌蚪状的玻璃泪滴。

查理拿着这个水滴，一脸懵逼，特么我以为你送来送领土、送美女呢，结果你特么就送我个玻璃球。来人呢，拖出去斩了！

亲王小鲁子忙解释，陛下您别急，你听我跟你编，不，跟你解释：这个小玻璃蝌蚪可不是一般的小玻璃球，大头任凭你怎么造都碎不了，可你一掰小尾巴，这小蝌蚪立马就碎成渣了。

于是，鲁伯特之泪，世界上最硬的玻璃，就这么出名了！

鲁伯特之泪为什么这么坚硬？甚至子弹击中它之后都会粉身碎骨呢？

鲁伯特之泪的原理在于它的冷却过程，当玻璃水滴滴入水中，表面已经冷却凝固，内部却依然却还是液态，这些液体在冷却过程中，也拉着四周固态的外壳收缩，导致玻璃头积攒了非常大的压应力（就是指抵抗物体有压缩趋势的应力）。

“鲁珀特之泪”的残留应力通过彩色条纹显示从来实验表明，玻璃滴头部表明的压应力高达 700 兆帕，近乎大气压的 7000 倍。

但鲁伯特之泪的“七寸”在其尾巴部分，尾巴碎掉，就会讲这种积攒的强大应力瞬间释放出来，造成鲁伯特之泪瞬间碎成渣。其裂纹的传递速度可以高达1900米/秒。

多么美丽的陨灭过程。如此坚硬的东西，竟然也如此脆弱，这不就是说的你的倔强和玻璃心吗？！

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传说中的“鲁伯特之泪”，就是一种人造的类似于蝌蚪形状的实心玻璃结构。

鲁伯特之泪有着奇特的力学性质，头部坚硬的连子弹都无法打碎，而鲁伯特之泪并非坚不可摧，它的死穴就是长长的尾巴，轻轻一捏尾部，整个结构立刻粉碎成渣渣。

鲁伯特之泪一般看起来有个长尾巴和蝌蚪一样的大头，它的制备方法是把熔融状态的玻璃跌入水中冷却固化，从而形成这种可爱的造型。

鲁伯特之泪的头部就像修炼了金钟罩铁布衫一样，子弹都打不破，在几顿的压力也岿然不动。

然而就像武侠小说中修炼的铁布衫也有罩门和死穴的，鲁伯特之泪的弱点就在它细长的尾巴上，一旦捏住尾巴，稍微施加力量，整个玻璃结构就会瞬间从尾巴到头部完全破碎，留下一地渣渣。

这个神奇的特点，来自于鲁伯特之泪的形成过程。在冷却成形阶段，外表面首先冷却形成了外壳，而内部还处于液态，随着内部液态玻璃的冷却，会牵动表面收缩，在其头部积累较大的压应力，从而表现出坚硬无比，可以抵御强大外力的作用。

而其鲁伯特之泪内部积累大量的残余应力，当从细长的尾巴入手时，稍加力就会破坏尾部结构，从而使内部应力快速释放，就像被攻破罩门的铁布衫一样，功力尽失，整体瞬间化为齑粉。

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鲁珀特之泪是一种外观犹如蝌蚪的实心玻璃，它拥有十分奇特的物理性质。鲁珀特之泪可以抵挡子弹的冲击，但却能被轻易捏爆。

鲁珀特之泪的制作方法非常简单，把熔融的普通玻璃滴入水中就能形成这种蝌蚪状的实心玻璃。自从鲁珀特之泪出现四个世纪以来，人们一直对它的反常力学性能感到困惑不已。它的头部可以承受高达1.5万牛的压力，但尾部断掉之后，整个玻璃都会爆裂成碎末。

直到最近，这种玻璃的奇特力学性能才被逐渐揭开。在高速摄影机的帮助下，科学家发现鲁珀特之泪的内部存在不均匀的残余应力，而这种不平衡源于它的形成方式。

当温度较高的熔融玻璃与温度较低的水相遇时，整个玻璃的降温速度是不一样的，表面会快速降温固化，内部降温固化的速度则会慢一些。这就会导致体积不断发生改变，使得表面存在很高的压应力，而中心则有很高的拉应力。

因此，虽然鲁珀特之泪的头部拥有相当高的硬度，但它是处于不平衡的状态。当鲁珀特之泪的细小尾部被破坏时，残余应力会被快速释放，导致裂纹以每秒超过一公里的极高速度扩展到全身，从而引发整个玻璃破碎。

熔融状态的玻璃自然滴落在水中形成蝌蚪形状的玻璃泪滴，这种现象最初被一位叫做鲁伯特的王子发现，因此把这种蝌蚪状的玻璃泪滴称为鲁珀特之泪

鲁伯特的头部及其“坚硬”，子弹打不破，在八吨的压力下也不“屈服”，然而抓住它细细的尾巴稍微用力，鲁伯特之泪会从尾部开始瞬间破碎，那这是为什么哪？

以下是对它头部的实验：

以下是对它尾部的实验：

从鲁伯特的形成过程来说明它头部坚硬、尾部脆弱的原因

熔融状态下的玻璃自然滴落在冷水中，它的外表面会先迅速冷却形成外壳，而内部冷却速度慢依然还是熔融状态，内部逐渐开始冷却体积会变小。但是由于外壳已经形成内部体积减小会趋向于形成真空。这样头部会留下巨大的残余应力，但是外在整体表现出坚硬紧凑。

而鲁伯特之泪的尾部较细，不存在头部的情况，鲁伯特之泪内部有巨大的残余应力，而尾部的破碎会导致整体应力的失衡，就像多骨诺牌一样从尾部传播到头部自我“毁灭”。

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“鲁珀特之泪“是一个延续了四个世纪的“谜”，现在终于真相大白，原来这小小的玻璃蝌蚪里面蕴含着“力”的奥秘。

所谓的“鲁珀特之泪”原本是一个很简单的事情，就是炽热熔融状态的玻璃滴入水中，就形成了一个长长尾巴蝌蚪状态的实心玻璃珠，说像男人们那个造人的“小蝌蚪”似乎更形象。

这个过程有点类似现代手机屏幕玻璃制作工艺，是钢化玻璃的淬火过程，但钢化玻璃到19世纪才开始出现。

看起来这个玻璃珠和其他的实心玻璃珠没什么区别，把其头部敲敲打打都不会咋样，耐很高的压力和冲击力。但它最柔弱的七寸就是尾巴，尾巴尖轻轻一捏碎整体瞬间就碎为齑粉。

这种奇怪现象一直是个谜，几百年来都没有弄清楚。

“鲁珀特之泪”也叫“巴达维亚之泪“，最早出现在17世纪，因巴达维亚的鲁珀特王子把5颗这样奇特的礼物献给英格兰查理二世而出名。

1661年，这5颗“鲁珀特之泪”被移交给英国皇家学会研究。但三个多个世纪过去了，这种玻璃珠子一方面高硬度抗冲压，另一方面又极易碎裂的特性一直没有揭开。

一直到了1994年，剑桥大学、塔林理工大学、普渡大学的一些教授科学家才基本弄清这个原理，他们用偏振光的方法观察到了彩虹状的应力线，以每秒100万帧的速度拍摄了“鲁珀特之泪”爆裂的过程，他们发现当尾部破碎时，裂纹在其内部以每小时6437公里的速度扩散。

原来这种玻璃的奇异特性正是加工方法导致的，其原理就是裂纹扩展，源于物体内部压力的不均衡导致的应力。融化的玻璃滴入水中，玻璃表面迅速的冷却成一个外壳，但里面的玻璃却还是液态。物体一冷却凝结体积就变小，玻璃也不例外。外面冷却收缩快，里面收缩慢，这样先冷却的外壳就受到了里面收缩慢造成的压力，产生了很大的应力。

所谓应力就是物体受到外因变形，物体内部各部分之间产生的相互作用内力，这种力抵抗着外因导致的变形，并试图恢复变形前的位置。这个玻璃“蝌蚪”里面的应力就一直在那里使劲往外撑，企图使玻璃恢复收缩前的状态。

只要这些应力保持平衡，这种奇特的玻璃珠子就能够具有很大的承受力，科学家测试其头部的抗冲击和压力能力达到每平方英寸50吨。但不能有外部的损伤，一旦有一个小口子，里面的裂纹就会迅速扩散，不可控制。

这样，如果你要从其头部攻击，那是很难的。一个指头大的玻璃头，可以承受20吨的压力，甚至用子弹轰击，被轰碎的也是子弹自身。

但这个“鲁珀特之泪”弯曲纤细的尾巴就成了它的致命弱点，只要轻轻一掰就断裂了，这个伤口就形成了，裂痕就以迅雷不及掩耳之势传遍全身，这个“鲁珀特泪珠”就瞬间化为齑粉，其速度达到数倍音速，每秒钟1500~1900米。

这就是奇异的“鲁珀特泪珠”现象及其原理。

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我之前写过鲁伯特之泪的科普文章。

说白了就是把玻璃烧融化后在重力作用下滴入水中。形成类似蝌蚪性质的玻璃体。这种蝌蚪形状也像眼泪。这东西的名字听起来高大上，其实原理极其简单，在家里都可以制备。

鲁伯特之泪特别坚硬，也特别脆弱。坚硬的在头部，脆弱的在尾部。

头部坚硬到什么程度？

可以说，枪都打不碎，20吨液压机都压不坏，人就更没办法搞坏头部了。

但是鲁伯特之泪还有一个致命的缺点，那就是尾巴。即便头部如何强悍，都是白搭，要破坏它只需轻轻敲一下尾部，它就是从内部整体瓦解了。这种瓦解的传递速度甚至超音速4倍。

尾巴就是鲁伯特之泪的短板，头部抗压无比强悍都白搭。

为什么会这样呢？

其实鲁伯特之泪看似强悍，其实内部构造本身就很不稳定，就是华而不实。内部的分子受力情况靠微秒的关系平衡着。谁要是找到打破这种平衡点，那么鲁伯特之泪就瓦解了。

但是这种平衡点不在头部，而在尾巴上。所以轻轻敲打尾巴，就会在内部形成多米诺骨牌式的放大效应从而在内部瓦解！

这是一个非常好玩的问题。

让我们先看看鲁伯特之泪的奇妙特性：

鲁伯特之泪名字很文艺，咋一听还以为是像海洋之心一样高等级的钻石，或者好看的具有寓意的自然品。其实了解一下才发现，这鲁伯特之泪就是一种人工玻璃制品，并不是什么天地奇珍。

鲁伯特之泪如下图所示，看上去很像一个蝌蚪，头大尾巴细。其制作工艺十分简单，就是把玻璃烧成熔融状态，然后从一定高度使其缓慢落入水中，待玻璃冷却固化后，一个鲁伯特之泪就制备成功了。

了解了鲁伯特之泪制备过程，似乎感觉鲁伯特之泪除了形状特殊点外，并没有什么特别之处，那么它何德何能竟然被冠以xx之类如此文艺的名字呢？

网上一搜就一堆鲁伯特之泪的介绍，鲁伯特之泪的神奇之处就在于它的头部坚硬无比，据说子弹打上去都不会碎裂，实验表面其头部可承受8吨的重量，堪比金刚石。但是鲁伯特之泪却又一个缺点，就是只要我们轻轻捏段鲁伯特之泪的尾部，整个鲁伯特之泪就好土崩瓦解，如下图所示：

鲁伯特之泪之所以会有如此神奇性质，主要和其准备过程有关。当熔融的玻璃落入水中时，首先接触水的表面先变硬固化，体积收缩。而等到内部玻璃也固化时，表面的玻璃就会收到内部玻璃的巨大拉力。如此，应力行成，导致鲁伯特之泪头部坚硬无比。当尾部结构稍微有点损毁时，应力平衡被打破，从而导致鲁伯特之泪分崩离析。

鲁珀特之泪17世纪就出现了，它是一种水滴形状的玻璃，是把加热融化的玻璃滴到冰水当中凝固得到的。

制作方法很简单，但是这种特别的制作方法不仅让玻璃有了美丽的形状，而且同时具备了坚硬和脆弱的特性！

鲁珀特之泪的头部，抗压抗造