為什麼硬的東西都是脆的？

要回答也不難，我們要先定義一下什麼叫“硬”，什麼又叫“脆”。所謂“硬”，就是抵抗壓強導致的形變的能力。所謂“脆”，就是忍受形變的能力很小，延展性差，稍有形變就會遭到破壞。

不過需要說明的是，這個問題本身並不普遍成立。比如，鋼鐵硬而韌，石墨軟卻脆。這裡只針對成立的情況做一些說明。

為了說得更清楚，我們先列舉幾個硬東西：金剛石、大理石、藍寶石、水晶、玻璃。我們再列舉幾個延展性好的軟東西：橡皮筋、塑料袋。

不知道你注意到沒有，這兩類東西最大的區別在於，硬的東西都是直接通過原子的共價化學鍵相連的（注意，玻璃不是晶體，但其內部也是通過共價鍵相連的，只是沒有周期結構而已），而軟的東西都通過氫鍵和分子間力拴在一起。

這樣問題就很簡單了，共價鍵的強度遠大於氫鍵和分子間力，因此共價鍵很難被拉開，分子間力卻很容易被破除。在產生相同的形變時，以共價鍵相連的物體需要更多的功，於是表現得“硬”。但共價鍵本質上是原子外層電子波函數的疊加，所以作用範圍非常小，跟原子的尺度是一樣的。也就是說，共價鍵稍微被拉遠一些就無法繼續保存了。而分子間力不要求波函數直接疊加，所以作用範圍大得多（比如橡皮筋中的分子間力主要依靠熵增）。於是，硬的東西往往比軟的東西“脆”。注意，我在這裡迴避了金屬鍵的軟硬問題，因為金屬的軟硬分析比較複雜，要分析具體的晶體結構，要分析位錯的生長，以及具體的雜質帶來的位錯釘扎。

近的快，遠的慢？

有這樣一個情景：坐在火車上透過玻璃往外看，離得越近的東西“走”得越快（比如鐵軌和路杆），而遠的東西（比如建築和樹）好像就“走”得比較慢。這是為什麼？

因為它們“走”過你視野的快慢不同。

所有這些靜止的物體相對於你的速度都是一樣的，此其一。你的視野範圍大致在一個圓錐裡面，距離越遠（越接近圓錐的“大頭”），你能看到的範圍就越大，此其二。

假設火車的速度是10米/秒，對於離你只有2米遠的景物，你的視野是一個半徑幾米的圓，所以2米遠處的路杆可以在1秒內從你的視野中出現又消失；而對於離你1000米的景物來說，你的視野是一個半徑數千米的大圓，於是這棵樹會優哉遊哉地在你眼中待上好幾分鐘。

1秒有多長？

在歷史上，1秒曾經的定義是地球自轉一圈的1/24的1/3600。後來，隨著生產和研究的發展，我們需要越來越精確的時間度量。地球自轉一圈的時間並不是很精確，它是會上下浮動的。地球12月底自轉一圈的時間比春分、秋分時長了幾十秒。

那我們到底該用哪一天的自轉來定義秒呢？

所以，我們把1秒的定義改成了銫133原子基態在0K時的兩個超精細能階間躍遷對應輻射的9192631770個週期的持續時間。這個時間間隔非常非常精確，而且在全宇宙都是一樣的。之所以用9192631770這麼奇葩的次數，是為了和歷史上秒的定義時長儘量吻合。在2018年召開的國際計量大會上，千克也由普朗克常數重新定義，定義比秒複雜得多，但是對於科學家來說，這些定義更加精確，能更好地為科研服務。