“魯珀特之淚”是一種形似蝌蚪的玻璃制品，“淚珠”部分異常堅硬，即使用錘子敲擊也毫發(fā)無損。更讓人嘖嘖稱奇的是，如果它的尾部破碎（用手指就能捏碎），“淚珠”就會瞬間爆裂成粉末。這背后的原因困擾了科學家400年之久?，F(xiàn)在，來自普渡大學、劍橋大學和愛沙尼亞塔林理工大學的一支研究團隊終于找到了答案。
“魯珀特之淚”是一種形似蝌蚪的玻璃制品，能承受錘子的敲擊，但如果其細長的尾部破碎，就會爆裂成粉末
“魯珀特之淚”也被稱為“巴達維亞之淚”，出現(xiàn)于17世紀，當巴達維亞的魯珀特王子把五顆這樣的奇物獻給英格蘭的查理二世時，“魯珀特之淚”開始聲名大噪。1661年，這五顆“魯珀特之淚”被移交給英國皇家學會以供研究，但經(jīng)過四個世紀的鉆研，“魯珀特之淚”兼具高硬度與自毀易碎性的秘密，仍然沒能解開。
“魯珀特之淚”的形成是把熱膨脹系數(shù)高的玻璃（比如鈉鈣或燧石玻璃）加熱融化，然后滴入冷水中。融化的玻璃會立刻凝固成性質(zhì)獨特、帶有尾巴的淚珠形狀，這個淬火過程類似于制作現(xiàn)代智能手機屏幕所用的鋼化玻璃。鋼化玻璃直到19世紀才出現(xiàn)。
研究團隊負責人、塔林理工大學教授希勒·阿本（Hillar Aben）與普渡大學工業(yè)工程教授斯里尼瓦?！ゅX德拉塞卡爾（Srinivasan Chandrasekar）一道，利用光測彈性學來破解“魯珀特之淚”。這種方法是把透明的3D物體浸泡在水中，讓偏振光穿透而過。光在物體內(nèi)部的偏振會隨著應力線而改變，呈彩虹狀。
1994年，錢德拉塞卡爾和劍橋大學物理學家穆納瓦爾·喬杜里（Munawar Chaudhri）以每秒近100萬幀的速度拍攝了“魯珀特之淚”的爆裂過程，他們發(fā)現(xiàn)，當尾部破碎時，裂紋在其內(nèi)部的擴散速度超過每小時6437公里。
研究顯示，這種玻璃制品的抗壓應力相當于每平方英寸50噸，這就好比某種鋼鐵的硬度。
研究人員說，這是因為“魯珀特之淚”表面的冷卻速度比內(nèi)部的冷卻速度要快，從而使表面對內(nèi)部產(chǎn)生強大的抗壓應力，但這種壓應力被內(nèi)部的拉應力抵消。
只要這些應力保持平衡，“魯珀特之淚”就能保持穩(wěn)定，可以承受巨大的外力沖擊。通常來說，由于玻璃是過冷液體而非固體，表面的任何裂紋都會以音速擴散到內(nèi)部，從而導致物體碎裂。
但“魯珀特之淚”的內(nèi)部和外部交界面把外力引向一邊，所以裂紋無法擴散。不過，如果尾部破碎，尾部的淺裂紋就會沿著“魯珀特之淚”的軸線，深入頭部和交界面。這會造成巨大的破壞，使得原本平衡的應力被釋放，導致“魯珀特之淚”爆裂。
1994年用高速攝影機拍攝的“魯珀特之淚”爆裂過程
“拉應力通常導致材料斷裂，如同把紙撕成兩半?！逼斩纱髮W的博士后研究員庫什克·維斯瓦納坦（Koushik Viswanathan）說，“但如果把拉應力變成壓應力，裂紋就會難以擴散。‘魯珀特之淚’的頭部就是如此?！?/p>
