Стекло, которое рассыпается по одному закону экспресс

Оригинал: "Dynamic fragmentation of residually stressed solids: From microscopic instabilities to universal scaling"
arXiv:2602.20443 · 2026-02-24 · CC BY 4.0 · 1 мин
Удары по закалённому стеклу рождают осколки, размеры которых подчиняются единой кривой — независимо от силы удара.

Стекло — материал с характером. Оно кажется хрупким, но внутри него могут жить мощные невидимые силы. В химически упрочнённом стекле поверхность сжата, как натянутая резинка, а глубина, наоборот, растянута. Когда в такое стекло врезается быстрый предмет, эта резинка рвётся сразу во многих местах.

Учёные стреляли по стеклу снарядами и смотрели, как оно рассыпается. Потом они построили компьютерную модель, где стекло представлено сеткой из пружинок, а внутренние напряжения заданы как будто бы «замороженной» деформацией. Модель точно повторила картину разрушения.

Главный сюрприз: при слабом ударе осколки крупные, при сильном — мелкие, но если построить график «сколько осколков какого размера», все кривые сливаются в одну. Достаточно поделить площадь каждого осколка на среднюю площадь — и закон один для всех ударов и всех распределений напряжений.

Размер осколка зависит не только от того, насколько сильно сжато стекло, но и от того, как быстро меняется это сжатие с глубиной. Резкий перепад — мелкие осколки.

На микроуровне удалось увидеть необычное: впереди основной трещины лопаются отдельные связи, и на короткое время трещина бежит быстрее, чем звук в этом стекле. Потом она останавливается, оставляя на изломе «языки» и зоны с мелкими ступеньками — те самые следы, которые видны под микроскопом.

Так стекло, разбитое в лаборатории, рассказывает о том, как разрушаются не только окна, но и экраны телефонов, лобовые стёкла автомобилей и защитные панели.

Скорость звука в стекле — около 5–6 километров в секунду. Микротрещины в эксперименте на короткое время обгоняли её, хотя в обычных условиях это невозможно.

Учёные
Albert EinsteinRobert H. DickeWilliam Lawrence BraggJosef LenseEdward WittenJuan Maldacena
Понятия
трещина ударная сила упругость деформация напряжение жёсткость напряжение ветра поверхностное натяжение динамическое трение землетрясение давление пластичность упругое рассеяние деформация прочность релаксация сопротивление динамика пыли динамика сложных систем гравитационная неустойчивость