将熔融的玻璃,受重力牵引,缓缓滴入冷冽的清水中,便可塑成尾部纤细、头部圆润的玻璃艺术品。
早在17世纪的巴达维亚时期,工匠们已掌握此项技艺,创作出形态别致的玻璃艺术品,并将其献给了当时的鲁珀特王子。此后,这件作品又被鲁珀特王子转赠给英格兰查理二世,由此得名“鲁珀特之泪”。
正是这样一个小小的“鲁珀特之泪”,却让科学家们花费了近四百年的时间去探索其奥秘。
“鲁珀特之泪”的头部坚硬如石,连都难以穿透其坚韧的外壳,而其纤细的尾部却脆弱易碎。这种独特的构造背后隐藏着怎样的科学原理呢?
从硬度角度分析,玻璃的莫氏硬度在六至七之间,高于铜和钢。当熔化的玻璃与冷水接触时,表面迅速冷却收缩,而内部冷却速度相对较慢,导致表面形成向内压缩的应力。这种应力与内部的拉应力相互抵消,使“鲁珀特之泪”得以保持稳定状态,足以承受巨大的外力冲击。
“鲁珀特之泪”也有其致命的弱点——那便是它纤细的尾部。只需轻轻一捏,“鲁珀特之泪”的头部便会瞬间破裂粉碎。这种碎裂现象被称为裂纹扩展,即材料在外界因素作用下产生裂纹并迅速传播的过程。当纤细的尾部破裂时,打破了内部的受力平衡,裂纹会迅速传遍整个物体,导致其彻底粉碎。而这一过程的速度极快,可达每秒1450米至1900米,是声速的五倍。
从物理学的角度来看,这种奇特现象的产生源于玻璃材料自身的硬度特性以及“鲁珀特之泪”特殊的力学结构共同作用的结果。
“鲁珀特之泪”不仅外形独特迷人,其物理特性也与爱情有着异曲同工之妙。