刀刀切割

有一种情况是世界上最锋利的物体也无法切割任何东西。 我们都用刀切过苹果，很明显刀很锋利。 但如果工具锋利的话，切割东西应该很容易。 所以“世界上最锋利的物体不能切割任何东西”听起来违反直觉，那么到底是怎么回事呢？

与大多数其他概念一样，科学家试图定义清晰度。 当我们听到“锋利”这个词时，我们首先想到的可能是刀。 研究该形状的确切细节及其几何特征为定义清晰度提供了起点。 如果我们放大刀片，我们会看到它具有楔形形状。 直观上，楔子的“锋利度”似乎可以归结为两个主要属性：锋利程度和狭窄程度。 因此，科学家们创造了“锐度”和“窄度”的具体测量方法，试图定义锐度！

从锋利度出发，如果放大刀片，你会发现楔形刀尖不会收缩到无穷小点。 否则，它最终会收缩成一条微小的曲线。 将曲线视为圆的一部分，圆的半径最终决定刀刃的大小。 这里有一个词叫刃口半径，是用几何的方式来描述刀刃的“锋利程度”。 较小的边缘半径意味着较小的曲线，边缘更接近理想的完美锐角形状。

但刀刃半径并不代表锋利度，因为即使半径相同的刀也可能有不同的厚度。 因此，为了使“边缘半径”有用，还必须确定“窄”部分。 这是由所谓的楔角定义的：楔子的两个平面之间的角度。 较小的角度意味着更薄的楔形，这通常意味着更锋利的刀片。

如果刀片具有较小的固定楔角，则边缘半径可以决定锋利度。 比如有些手术刀的蓝宝石刀刃，其刃口半径最多只有25纳米，相当于只有几百个原子！ 由于刀片非常锋利，蓝宝石手术刀留下的疤痕实际上比钢手术刀愈合得更快。 此外，刀片由坚硬的蓝宝石制成，非常耐用。

但即使是这些超锋利的蓝宝石手术刀也不是最锋利的。 更锋利的刀片由黑曜石制成。 黑曜石是一种火山玻璃，可以制成边缘半径仅为3纳米的刀片。 这相当于几十个原子，使其成为我们所知的最锋利的物体之一。 今天。 我们仍然使用黑曜石刀片进行某些类型的手术，因为它们非常锋利，无需施加太大压力即可进行切割。 事实上，黑曜石刀片甚至可以将单个细胞切成两半。 因此刀刀切割，刃口半径和楔角的组合很好地描述了黑曜石令人难以置信的切割能力。

因此，这给我们一种错觉，即锐度是简单定义的。 不幸的是，到目前为止我们讨论的几何属性都有一些缺点，例如描述针的锋利程度。 因为它们的尖端也收缩成曲面，所以我们可以使用边缘半径的概念。 但与刀不同的是，它们不会形成楔子的两个平坦表面，因此楔角在这里没有意义。

我们可以使用其他类型的角度，但它们都有自己的问题。 例如，对于注射针来说，斜边与直边之间存在一个角度，称为“斜角”。 2012年的一项研究发现，在同一根针上设置多个倾斜角度可以提高其穿透皮肤的能力，这对于缓解疼痛和提高疗效非常重要。 这违背了我们对清晰度的直觉。

至于边缘半径，我们在人造工具上实现的最小半径是钨纳米针。 它是一种扫描隧道显微镜探针，可在针和表面之间产生微小的跳跃电流。 通过这样做，尖端可以识别表面上单个原子的位置，并帮助我们构建材料外观的图片。 这个探针的尖端只有一个原子宽，我们无法得到比这更小的东西。 正是因为半径小得离谱，吉尼斯世界纪录将钨纳米针宣布为世界上最锋利的人造物体。

但正如我们一开始所说的，这根针不能切割或刺穿任何东西！ 只有一个原子厚的物体非常脆，即使超级“锋利”也不会提高针的切割或刺穿能力。 如果我们试图对它施加任何压力，它就会破裂。

这不仅仅是钨纳米针的问题，我们之前提到的黑曜石手术刀也不会一直使用，因为它们也很脆弱，如果外科医生不小心，就有折断它们的风险。 因此，在描述切割或刺穿能力时，锋利度不一定适用。 它仅描述对象的几何形状，而不是其功能。