“破鏡”真的沒辦法“重圓”了嗎？_風聞

原創：中科院物理所

不知道你們記不記得，有一次小編在家（閒的無聊）不是研究了如何正確的倒牛奶嘛？但是小編最後還是覺得需要記住正反面太麻煩了（懶）。於是選擇了玻璃瓶裝的牛奶。

喝牛奶的小編

就在早上小編開開心心喝牛奶的時候，意外的事情還是發生了。前一秒還在小編手中緊緊握着的牛奶瓶，就突然在小編的視線裏滑……滑下去了，在不到一秒鐘的時間裏，瓶子在空中做自由落體運動掉到了地上。

瓶子就像這樣下落，由頭髮方向判定是下落

在“砰”的一聲中，瓶子結束了短暫的一生。望着散落一地的玻璃碎片（還好牛奶在最後一秒喝完了），小編陷入了惶恐與沉思。惶恐的是感覺要被麻麻制裁了，而沉思的是如果我能把碎片粘起來恢復原狀豈不美哉？

我裂開了？

I was separated？

我們都知道，玻璃的製造歷史很悠久，甚至可以追溯到公元前3600年。而考古證據表明，目前發現最早的玻璃杯是在敍利亞北部沿海地區發現的。與陶瓷和金屬比起來，中國的玻璃製品起步較晚。考古證據表明中國最早的玻璃製品可能出自戰國時期。[1]

盛放小老鼠的玻璃杯

其實對於玻璃這種比較“脆”的材料來説，破碎或者斷裂過程一般都可以進行簡化，比如簡化成晶體。當發生破碎或者斷裂時，粒子之間的化學鍵斷開，從而形成兩個新的表面，如下圖所示。如果是破碎的話，就是裂開的地方變多了。

             

 斷裂的晶格 來源：[2]

我們日常生活中一般都會看到哪些破碎的場景呢？（不過可想而知大部分應該都是玻璃製品）

落地的酒杯

破碎的魯珀特之淚（感覺世界線收束了）

你不要過來啊，石頭

破碎（也可能是恢復原狀）的燈泡

不太完美的熔接技術

Less perfect fusion technology

知道了裂開的原因，是不是就可以緊鑼密鼓的開始想辦法怎麼樣才能把斷開的化學鍵拼回去呢？

小編首先想到的是：膠帶！

感覺完全困不住貓咪的膠帶

但是這種只是表面上將兩個物體粘起來了而已。如果不看膠帶的話，二者的斷裂面依然是你行我素，並不是真正的融合。這就好比，兩個人的關係需要第三個人來維持，不過第三人能力較差，不能讓兩人恢復如初，只能硬撐着連結兩人。那你們的關係也就可想而知了，只是表面上“坐”在了同一個空間罷了。

更進一步的話，小編想到了膠水！

膠水

還有比較常用的電焊。

電焊

但是膠水和電焊依然是在二者的空隙中藉助其他物質來保持連接，也就是可以明顯的看出分界點，或者連接部分過於明顯。也不是真正的破鏡重圓，恢復如初。

這可如何是好，真的就再也回不去了嗎？

完美的“重圓”

Perfect “recovery”

那有沒有什麼辦法可以真正做到回到從前，回到記憶中的模樣呢？

答案是有的。那就是今天的主角——冷汗，哦不對，是冷焊技術。冷焊技術其實是一種將固體與固體連接起來的焊接技術。與傳統的熔融焊接工藝不同的是，冷焊技術在焊接過程中是不存在液相或者熔融相的。

早在18世紀初就發現了冷焊技術。當時Desagulierss演示瞭如果將兩個大約25mm的鉛球壓在一起，它們之間就會連接。如果在壓之前去除表面的氧化物，它們就可以永久的“焊”接在一起，這時你也不會發現明顯的焊縫，因為它們已經合二為一，其強度也比其他焊接方法強的多。

已經焊接在一起的兩個鉛球

引用理查德·費曼先生對冷焊的評論來解釋一下冷焊的成因：“發生這種行為的原因是，當接觸的原子都是同一種類時，原子就無法‘知道’它們是否位於不同的銅片中。當存在其他原子時，在它們之間存在氧化物、油脂以及更復雜的污染物時，原子‘知道’它們不在同一個部分。”[3] 所以在冷焊之前，一般需要去除接觸面的氧化層。

概括地説，冷焊其實就是在人為的控制原子的擴散—原子在兩個固體之間的接觸面間互相滲透。最終可以使得兩個個體融合為一個。

興奮的小編

哇，這是不是就算比較完美的“重圓”了呢？

隨着技術的進步，科學家發現納米金線可以通過機械接觸在極低的壓力下幾秒鐘內就可以很快的連接在一起。在高分辨率電子顯微鏡觀察下，焊縫幾乎完美，焊縫左右基本具有相同的強度與電導率等。[4]

準備接觸的納米線 來源：[4]

總之，“破鏡”能不能“重圓”完全取決於你們是否真的“合適”，比如一塊玻璃與一塊木頭，想要完美合一恐怕困難的多？當然就算是真的“合適”，重圓也是需要一定的方式方法的，就像雖然“你們”之間可以進行冷焊，如果你們還是用電焊的話，那麼當然再也回不到從前那樣親密無間的樣子了。

所以，想重圓的話，既要“合適”，又要講究適當的方法哦。

這裏舉一個不那麼恰當的例子，在海綿寶寶關於吹泡泡的那一集中，如果你沒有運用合適的方法，比如章魚哥，就會得到下面這種情形：

死活吹不出大泡泡的章魚哥

而我們的海綿寶寶一直在運用合適、恰當的方法和準備動作，當然就可以吹出大泡泡，甚至是“奇蹟泡泡”（還未找到科學依據）。

運用適當方法吹大泡泡的海綿寶寶

補充

Supplement

插播一句，昨天是白色情人節哦

所以

祝天下有情人終成眷屬

可是，你們誰還記得，小編好像一開始是在研究怎麼把玻璃瓶子粘回去的？

趁着大家還沒發現，趕緊跑路

部分圖片來源於網絡與giphy

參考文獻：

[1] History of glass-wiki 

[2] An ab initio study of the cleavage anisotropy in silicon-Acta Materialia

[3] Richard Feynman, The Feynman Lectures, 12–2 Friction

[4] Lu, Yang; Huang, Jian Yu; Wang, Chao; Sun, Shouheng; Lou, Jun (2010). “Cold welding of ultrathin gold nanowires”. Nature Nanotechnology. 5 (3): 218–224.