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子弹都打不破，鲁伯特之泪为何如此神奇？其实它就是个钢化玻璃

来源：科普中国

有一个很好玩的小东西，它叫做“鲁伯特之泪”。

本质上它就是一个水滴形状的玻璃制品，但它的独特之处在于，这个玻璃水滴的头部极其坚硬，刀砍、斧剁、锤子砸都不能伤其分毫，就算是用手枪打，结果也是子弹粉碎，而鲁伯特之泪却毫发无损。一个玻璃制品能有如此硬度，的确令人惊讶，但如果只是这样，还算不上有趣，相比头部的坚硬，鲁伯特之泪的尾部却异常脆弱，只需要用力一捏就会碎成粉末，而且碎成粉末的不仅是尾部，而是整个鲁伯特之泪。这么有趣的东西是怎么制造出来的？其实这并不是什么高科技产品，它的诞生可以一直追溯到17世纪。

鲁伯特之泪之所以名为鲁伯特之泪，是因为它是查理一世的侄子鲁伯特率先制造出来的，而制造的方法也非常简单。

鲁伯特将玻璃烧至融化，然后让融化的玻璃自然滴落于冰冷的水中，于是一个水滴状的玻璃制品就制造完成了，它就是鲁伯特之泪。如此简单的制造工艺为何能够制造出如此有趣的物品，其中蕴含着怎样的物理学原理呢？这里涉及到的一个主要的物理学概念就是“应力”。所谓应力，就是指当物体受到外力作用时，物体内部各部分之间会产生相互作用力，以抵抗外力的作用，根据受力的不同，又可以分为压应力与拉应力，顾名思义，压应力就是抵抗物体有压缩趋势的应力，而拉应力就是物体对使物体有拉伸趋势的外力的反作用于力。

如果不太清楚，我们可以举一个实际的例子。

我们用一条硬纸板搭在两张桌子之间做成一个简易的小桥，然后把手机放上去，桥瞬间就塌了。当如果我们把这条硬纸板弯成拱形，再把手机放上去，它就可以支撑得住了，这就是形变使硬纸板具备了较强的压应力，所以可以顶得住上方增加的重量了。弄懂了压应力，我们再来看鲁伯特之泪。当烧热的玻璃融化后滴落于冰冷的水中，会瞬间遇冷凝固，但凝固是有先后顺序的。玻璃的最外一层会率先凝固，而此时内部还没有完全冷却，这就产生了一个差异，那就是外部瞬间冷却凝固，而内部是缓慢冷却凝固。

因为热胀冷缩的关系，玻璃内部在冷却的过程中会向内拉扯已经凝固的外层，而且越来越紧，于是就在玻璃的外层形成了较强的压应力。由于内部不断收缩，于是又会在玻璃的内层形成较强的拉应力。

有物理学家认为鲁伯特之泪的压应力可以达到7000倍的大气压，如此大的压应力，不要说手枪了，就是冒蓝火的加特林，恐怕也打不破。那么鲁伯特之泪的尾部为何又如此脆弱呢？原因很简单，因为尾部的面积太小了。即便有着较强的压应力，但过小的面积使得它只需稍加受力就会碎裂，而且尾部一旦碎裂，整个鲁伯特之泪内部的压应力与拉应力的平衡就会被打破，于是整个鲁伯特之泪就都碎掉了。

第一次接触鲁伯特之泪的人，通常都会感觉这个小东西很神奇，但其实它并没有什么神奇的，因为在我们的身边，这个东西到处都是，而我们会用另一个名字称呼它，那就是“钢化玻璃”。

没错，钢化玻璃就是根据鲁伯特之泪的原理所制造的，它也是通过将玻璃由外而内逐步冷却，使之内部产生较强的压应力，来增加强度。不过由于钢化玻璃的形状限制，它的强度并不能与水滴状的鲁伯特之泪相比，所以钢化玻璃是防不住子弹的。虽说防不住子弹，但若想使用普通的工具将钢化玻璃击碎，也是不可能做到的。

有没有什么办法可以轻易破坏钢化玻璃呢？当然有，就与破坏鲁伯特之泪的方法一样。

鲁伯特之泪最脆弱的地方就是尾部，而钢化玻璃最脆弱的地方就是边角，只需要一粒小石子，放在钢化玻璃的边角上用力一敲，整块玻璃就全碎了。现在你明白为什么被困车内，要对着车窗的边角进行敲击了吧，因为汽车的车窗就是钢化玻璃，只需要一根小细棍插到车窗的边角处轻轻一撬，整个车窗就都碎裂了。有的时候，一些由钢化玻璃所打造的玻璃门或玻璃窗，只是轻轻一推就自爆了，这又是怎么回事呢？大多数情况都是有沙石等杂质卡在了脆弱的边角处，此时再施加一个外力，它就碎了，如同自爆一般。

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关键词： 钢化玻璃 玻璃制品

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