阅读短文
揭开材料裂缝之谜
几乎每种材料总有一天都会碎裂坏掉,但是它们在老化甚至断裂的时候到底发生了什么,却是一个仍令许多学者头疼的复杂问题。马克斯•普朗克研究所和麻省理工学院的两位材料学家在解释这一现象的研究上取得了决定性进展。他们提出了一种“动态碎裂不稳定性”理论,可以解释物体碎裂或材料老化。
正如马克斯•比勒和高华建(音)在《自然》周刊上所说,在塑料变脆、金属易碎或墙面开始出现裂痕时,很可能是十分相似的微变化过程开始了。
两位学者得出这一结论的道路充满了严峻的考验。他们利用高效率计算机模拟不同物质裂缝的扩大。他们发现,“从容的”裂缝或多或少都是直线形的,并在物质上留下了光滑的表面。一旦裂缝开始迅速扩大,它就会变得不规则,突然改变方向并分叉。
与此前的解释模型相比,马克斯•比勒和高华建能够通过模拟准确地描述多种物质的裂缝扩大,并从结果中推导出一种普遍理论。那么他们至关重要的区别在哪里呢?
比勒解释说:“必须对原子键破裂时的物质表现进行观察,而不能只考虑在受到较小拉扯力情况下的物质特性。”每个裂缝都意味着该物质原子键合的断裂,而这需要能量。一个正在扩大的裂缝直接从裂缝的顶部“获取”能量。所需的能量储存在还未遭受破坏、富有弹性的原子键合中就像是一根被拉进的皮筋。结果在裂缝的顶部出现了“超弹性”即在极小的空间内出现了极大的拉扯力。比勒认为,这时量子物理过程一下子起了重要作用,并由此控制了整个裂缝的扩大。超弹性改变了物质特性,能量被以极高的速度被传送到裂缝顶部。这样裂缝就迅速扩大,速度甚至超过了音速,而后者常常被认为是一切机械变化过程的极限速度。由此该理论也可以解释研究人员不久前发现的“超音速裂缝”现象。
由于所有的裂缝现象最终都是建立在原子键合裂断的基础上,所以两位材料学家的研究成果也可以帮助建筑师和工程师更好的了解建筑裂缝扩大。而对材料老化和裂缝(如飞机裂缝)的研究也可以从中获益。
1、下列有关“动态碎裂不稳定”理论的说法,不正确的一项是
A.、该理论认为,当裂缝迅速扩大时,无论是物质的裂缝,还是物质裂缝的断面,都将呈现不规则性。
B.、该理论是科学家利用高效率计算机模拟不同物质裂缝的扩大而推导出的一种带有普遍性的理论。
C.、这一理论的提出标志着科学界在解释物体碎裂或材料老化的扩大化现象上取得了决定性的进展。
D.、这一理论规律的发现跟研究人员不久前发现的“超音速裂缝”现象,可以说理论观点是相同的。
2、以下说法,不符合原文意思的一项是
A.、“从容的”裂缝或多或少都是直线形的,碎裂面也是光滑;“从容”是相对于“裂缝的迅速扩大”而言的。
B.、储存在未遭受破坏、富有弹性的原子键合中的能量使裂缝的顶部这一极小的空间出现了极大的拉扯力,促使裂缝迅速扩大。
C.、超弹性可以改变物质的特性导致能量以超过音速的速度传送到裂缝顶部,从而使裂缝迅速扩大。
D.、超弹性出现在裂缝顶部以后,量子物理过程起了重要的作用,并由此控制了整个裂缝的扩大。
3、根据原文提供的信息,下列推断不正确的一项是
A.、从“动态碎裂不稳定性”理论来看,所有物质的碎裂过程都大同小异,物质硬度不同带来了碎裂过程的细微差异。
B.、由于超弹性改变了物质特性,在物质碎裂过程中,这种物质的特性对裂缝的迅速扩大起到了一定的作用。
C.、所有的裂缝现象都意味着原子键合的断裂,但恰恰是尚未遭到破坏的原子键合为裂缝的不断扩大提供了能量。
D.、与比勒和高华建的研究成果相比,此前的解释模型更多地是考虑到受到较小拉扯力情况下的物质表现,是不全面的。