鲁伯特之泪—《三体》水滴原型

鲁伯特之泪最大的神奇之处在于头部异常坚硬，即便是在现代，用子弹射击其头部粉碎的不是玻璃而是子弹。而稍稍夹一下鲁伯特之泪的尾部，却会让它整体都粉碎。为什么它会有这么神奇的性质呢？

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个特殊的“眼泪形状”玻璃球，常人看起来平平无奇的玻璃球竟让国王非常喜欢，实在颠覆了当时的认知。尤其是当了解到这些玻璃球有个神奇的特性，它居然可以“无坚不摧”，而其中原理更是折腾了科学家们400多年之久，这就是大名鼎鼎的“鲁伯特之泪”。鲁伯特之泪最大的神奇之处在于头部异常坚硬，即便是在现代，用子弹射击其头部粉碎的不是玻璃而是子弹。

而稍稍夹一下鲁伯特之泪的尾部，却会让它整体都粉碎。

为什么它会有这么神奇的性质呢？其实鲁伯特之泪的制作方法说起来非常简单，只需要高温加热使玻璃熔化，让玻璃溶液在重力作用下自然地垂落到冰水中冷却就能获得。

“鲁伯特之泪”的原理鲁伯特之泪如此神奇的原因其实在于应力。

当头部玻璃经高温熔化，产生的液体滴入冷水里的时候，最外层会先冷却凝固，但是这个时候玻璃的内部还处于高温熔融状态。

随后，内部的液态玻璃也开始慢慢冷却凝固，出现了热胀冷缩效应。

内部冷却凝固时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。

于是外层玻璃就会越压越紧，而内部则受到外层玻璃的拉应力达到平衡状态，其中应力非常高，可以达到700兆帕，几乎是大气压的7000倍，相当于把7吨的物体压在指甲盖那么大的地方上。

正因如此，即便是受到子弹的射击，也难以产生这么大的应力，也就更不用谈子弹把它击碎了。

而到尾部，由于质量最小，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，于是玻璃内外的拉压应力形成了一种拉扯平衡状态就会被打破，并快速释放，裂纹扩展的速度甚至可以到达1600-1900m/s。

使用交叉偏振光可以看到鲁伯特之泪的内部结构：“鲁伯特之泪”的应用我们现在常见的钢化玻璃便是用了鲁伯特之泪的原理。

首先把玻璃加热软化，然后使玻璃快速冷却，由于内外冷却速度不同，于是便会出现鲁伯特之泪相似的结构，有很高的强度。

即便被破坏时，也不会出现普通玻璃那样大的棱角会碎成小块，更不容易被划伤。

但是由于其应力分布结构，钢化玻璃一旦制成便无法切割，因为一旦有一个小划口便会整块破碎，必须切割完后再加热软化快速冷却处理。

鲁伯特之泪归根到底是应力在其中起作用，而对于应力的应用在生活中其实比比皆是：比如常用于混凝土结构中预应力的施加，在结构承受荷载之前，预先对其施加压力，使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力，用以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。

如木桶，在还没装水之前采用铁箍或竹箍套紧桶壁，便对木桶壁产生一个环向的压应力，若施加的压应力超过水压力引起的拉应力，木桶就不会开裂漏水。

在圆形水池上作用预应力就像木桶加箍一样。

同样，在受弯构件的荷载加上去之前给构件施加预应力，就会产生一个和与荷载作用产生的变形相反的变形，荷载要构件沿作用方向发生变形之前，必须最先把这个与荷载相反的变形抵消，才能继续使构件沿荷载方向发生变形。

这样，预应力就像给构件多施加了一道防护一样。

再比如主要用于抗弯的横梁，为了充分利用材料又减轻重量，在距中性层距离越远的位置应力越大，所以我们会设计“工”字形的梁。

以后三体舰队派水滴入侵的时候，我们可以试试夹它的尾部，说不定宇宙舰队也不会被击穿了。

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