如果將《鑽石》切割成像筷子一樣的小條用手可以掰斷嗎？

對於一大塊普通的玻璃，實際測得的強度大概是70兆帕到100兆帕左右。事實上，普通玻璃之所以在70兆帕左右的時候會破壞，主要的原因是玻璃生產加工中產生的各種微小的瑕疵。如果採用更先進的工藝，把瑕疵控制的儘可能的低，玻璃的強度可以達到500兆帕。把這種高強度的玻璃製成纖維，也就是我們常說的玻璃纖維，而玻璃纖維製成的GFRP也就是我們俗稱的「玻璃鋼」，比如有些撐桿跳運動員的杆子、很多橋樑的加固構件就都是玻璃纖維製成的。單根玻璃纖維的實測強度甚至可以達到4000兆帕。如果你排除一切外部干擾，用最好的玻璃纖維，把它放在液氮里，然後再載入測試，得到的強度將會達到17000兆帕，幾乎等於根據原子理論計算出來的強度極限值。

不管怎麼說，這是個很有意思的問題，我們現在已經有了碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉縴維，說不定將來科學家們還可以造出鑽石纖維呢。

鎚子砸鑽石，這是斷裂力學的範疇，不是傳統材料力學的範疇。討論這個問題，不應該混淆 strength（強度）、hardness（硬度）和 fracture toughness（斷裂韌性）這幾個完全不同的概念。

先說結論，維基百科關於鑽石的頁面上就有現成的結論：

Because of diamond"s perfect and easy cleavage, it is vulnerable to breakage. A diamond will shatter if hit with an ordinary hammer.

為什麼呢？因為鑽石的斷裂韌性一點也不好。簡單說，鎚子砸一個像鑽石那麼大小的東西，東西會不會碎裂，基本上取決於這個東西的斷裂韌性的大小。斷裂韌性傳統上用 K （斷裂韌性，單位帕乘以米的平方根）衡量，對於非線性也可以用 J integral （energy release rate，單位焦耳每平方米）衡量。

鑽石的斷裂韌性是多少呢？維基百科給出的數據是 2 MPa·m^(1/2)。這是個什麼概念呢？我們可以跟生活中常見的材料比較一下。單位相同，都是兆帕乘以米的平方根，

鑽石 2

顯然，鑽石跟玻璃、混凝土基本相同，跟鋼材相比，幾乎差了兩個數量級。

所以，鎚子砸鑽石，跟砸小玻璃塊、小混凝土塊的效果是類似的，想做砸鑽石的實驗，不需要土豪贊助，只需要拿鎚子砸一砸玻璃塊，就能模擬出近似的結果。

而鎚子砸小鋼塊的效果則完全不同，你可能會把小鋼塊砸扁，可能會砸出火花，但很難把小鋼塊砸碎。原因就在於鋼材的斷裂韌性非常之高。反過來，這也是為什麼我們用的鎚子是鋼做成的，而不是玻璃或者混凝土做成的。

我們是怎麼知道這些斷裂韌性的數值的呢？當然是做實驗測出來的。比如我們期末作業就是任選一種食物，用家庭自製實驗設備，測定這種材料的斷裂韌性。

斷裂力學是二戰之後才興起的力學學科，主要關注材料抵抗裂縫開裂直至最終斷裂破壞的能力，包括衝擊荷載的效應，也包括材料的缺陷、加工造成的初始裂縫等等。泰坦尼克號在撞冰山後徹底斷成兩截；二戰中美軍的 Liberty 貨船在低溫海域頻頻出事，整個船體也是斷成兩截；哥倫比亞號太空梭的事故原因只是脫落的一小塊保溫泡沫塑料砸到了機翼上。這些都是傳統的材料力學無法解決的問題，而新興的斷裂力學關注的正是這些問題。衝擊荷載下材料的斷裂，換言之，鎚子砸鑽石，也是斷裂力學的研究內容。

順便再說說硬度和強度，以便區分。

硬度是材料表面抵抗擠壓的能力。比如說，鑽石可以在鋼材表面留下劃痕，但是鋼材不能在鑽石表面留下劃痕。再比如說，鑽石的刀子可以割玻璃，普通的鋼材卻不能割玻璃，而玻璃的刀子也不能割金剛石。這就是因為材料的硬度不同。鑽石是已知的硬度最高的天然材料。現在手機普遍採用的玻璃屏幕，其實利用的也是玻璃的硬度，盡量保證手機屏幕不會被金屬、沙子等等異物留下任何劃痕。

強度是材料承受外荷載的能力。比如說，同樣直徑的繩子，一個是尼龍繩，一個是鋼絲繩，能拴重物的重量就不同。再比如說，同樣直徑的柱子，一個是混凝土的，一個是木頭的，兩者能承受的重量也不同。這就是因為材料的強度不同。手機採用金屬外殼代替過去的塑料外殼，某種意義上也是利用金屬的高強度來保護手機內部的元件。

對於一大塊普通的玻璃，實際測得的強度大概是70兆帕到100兆帕左右。事實上，普通玻璃之所以在70兆帕左右的時候會破壞，主要的原因是玻璃生產加工中產生的各種微小的瑕疵。如果採用更先進的工藝，把瑕疵控制的儘可能的低，玻璃的強度可以達到500兆帕。把這種高強度的玻璃製成纖維，也就是我們常說的玻璃纖維，而玻璃纖維製成的GFRP也就是我們俗稱的「玻璃鋼」，比如有些撐桿跳運動員的杆子、很多橋樑的加固構件就都是玻璃纖維製成的。單根玻璃纖維的實測強度甚至可以達到4000兆帕。如果你排除一切外部干擾，用最好的玻璃纖維，把它放在液氮里，然後再載入測試，得到的強度將會達到17000兆帕，幾乎等於根據原子理論計算出來的強度極限值。

不管怎麼說，這是個很有意思的問題，我們現在已經有了碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉縴維，說不定將來科學家們還可以造出鑽石纖維呢。

鎚子砸鑽石，這是斷裂力學的範疇，不是傳統材料力學的範疇。討論這個問題，不應該混淆 strength（強度）、hardness（硬度）和 fracture toughness（斷裂韌性）這幾個完全不同的概念。

先說結論，維基百科關於鑽石的頁面上就有現成的結論：

Because of diamond"s perfect and easy cleavage, it is vulnerable to breakage. A diamond will shatter if hit with an ordinary hammer.

為什麼呢？因為鑽石的斷裂韌性一點也不好。簡單說，鎚子砸一個像鑽石那麼大小的東西，東西會不會碎裂，基本上取決於這個東西的斷裂韌性的大小。斷裂韌性傳統上用 K （斷裂韌性，單位帕乘以米的平方根）衡量，對於非線性也可以用 J integral （energy release rate，單位焦耳每平方米）衡量。

鑽石的斷裂韌性是多少呢？維基百科給出的數據是 2 MPa·m^(1/2)。這是個什麼概念呢？我們可以跟生活中常見的材料比較一下。單位相同，都是兆帕乘以米的平方根，

鑽石 2

顯然，鑽石跟玻璃、混凝土基本相同，跟鋼材相比，幾乎差了兩個數量級。

所以，鎚子砸鑽石，跟砸小玻璃塊、小混凝土塊的效果是類似的，想做砸鑽石的實驗，不需要土豪贊助，只需要拿鎚子砸一砸玻璃塊，就能模擬出近似的結果。

而鎚子砸小鋼塊的效果則完全不同，你可能會把小鋼塊砸扁，可能會砸出火花，但很難把小鋼塊砸碎。原因就在於鋼材的斷裂韌性非常之高。反過來，這也是為什麼我們用的鎚子是鋼做成的，而不是玻璃或者混凝土做成的。

我們是怎麼知道這些斷裂韌性的數值的呢？當然是做實驗測出來的。比如我們期末作業就是任選一種食物，用家庭自製實驗設備，測定這種材料的斷裂韌性。

斷裂力學是二戰之後才興起的力學學科，主要關注材料抵抗裂縫開裂直至最終斷裂破壞的能力，包括衝擊荷載的效應，也包括材料的缺陷、加工造成的初始裂縫等等。泰坦尼克號在撞冰山後徹底斷成兩截；二戰中美軍的 Liberty 貨船在低溫海域頻頻出事，整個船體也是斷成兩截；哥倫比亞號太空梭的事故原因只是脫落的一小塊保溫泡沫塑料砸到了機翼上。這些都是傳統的材料力學無法解決的問題，而新興的斷裂力學關注的正是這些問題。衝擊荷載下材料的斷裂，換言之，鎚子砸鑽石，也是斷裂力學的研究內容。

順便再說說硬度和強度，以便區分。

硬度是材料表面抵抗擠壓的能力。比如說，鑽石可以在鋼材表面留下劃痕，但是鋼材不能在鑽石表面留下劃痕。再比如說，鑽石的刀子可以割玻璃，普通的鋼材卻不能割玻璃，而玻璃的刀子也不能割金剛石。這就是因為材料的硬度不同。鑽石是已知的硬度最高的天然材料。現在手機普遍採用的玻璃屏幕，其實利用的也是玻璃的硬度，盡量保證手機屏幕不會被金屬、沙子等等異物留下任何劃痕。

強度是材料承受外荷載的能力。比如說，同樣直徑的繩子，一個是尼龍繩，一個是鋼絲繩，能拴重物的重量就不同。再比如說，同樣直徑的柱子，一個是混凝土的，一個是木頭的，兩者能承受的重量也不同。這就是因為材料的強度不同。手機採用金屬外殼代替過去的塑料外殼，某種意義上也是利用金屬的高強度來保護手機內部的元件。