都不是。
这又是一个科学不能碰的滑梯。
唯象的解释是分子间具有排斥力。推墙的时候,二氧化硅分子之间靠太近导致相互排斥,最终将排斥力传回到你手上。
那么为什么墙不会因为排斥力而散架呢?因为离远了又有吸引力,又给拉回来了。就是这么离谱(划掉)神奇。
当然这里假设是玻璃幕墙,水泥墙稍微有点差别,金属墙则更复杂一些。
这个解释听上去没毛病,但完全是从结果推原因,这个分子力显得非常唯象,唯象到即使你来当上帝,都弄不出这么复杂而丑陋的曲线。
用对称性来解释要稍微漂亮一些。假设墙是由硅酸盐的晶体结构组成的,那么这些原子总是倾向于待在它的高对称点上,把它挪开一点就需要提供巨大的能量。
这是针对体结构,表面结构也类似。表面的二氧化硅会结成厚厚的一层网状晶格,手摁上去,这张网会局部形变,产生巨大应力,周围的分子会在应力的反作用下将形变迅速恢复。
本质上还是高对称结构的优先级更高,所以你总可以假定存在某种能量或应力,支撑着这种结构成为热稳定相。
但玻璃并没有晶体结构,它看上去似乎更加无序而像是水。但为什么又不像水那么软、流动性那么强?或者说,这种非牛顿流体中超强的粘滞力又是哪来的?
我们换一种说法,玻璃没有晶体结构,本质上是它不愿意打破空间平移不变性。二氧化硅分子很愿意挤在一起形成凝聚相,但又不舍得打破平移对待性形成晶体结构,说明有个东西很讨厌晶体结构的出现。那个东西就叫做电子。
所以,玻璃墙阻碍你的手的那个小东西,就是电子。它讨厌你把它往里推,所以挡着不让分子运动,这就是运动受限模型 kinetically constrained model。本质上,是电子希望自己的活动范围尽可能大(离域性足够强),你挡着它就不行。
最后说金属墙,顺便也提一下推和拉的区别,也就是延性和展性的区别。一般物质的延展性大致是对称的,也就是能承受的推力和拉力差不多。但也有例外,比如铅,就只有展性(可以压)没有延性(不能拉)。
探讨延脆转变本身是一个很难的课题,也就是在外应力作用下材料的断裂是呈延性的还是脆性的。尤其是针对金属,在目前的分子力理解框架下,很难给出超出唯象理论的理解方式。
一般的经验是认为,体心立方 BCC 和密排六方 HCP 相对比较容易冷脆,面心立方 FCC 不容易脆。所以钢是很容易脆的,金银就一直有很好的延展性。但如果你要问 BCC 比 FCC 究竟不一样在哪?都是对称结构,原子都倾向于待在高对称点上,为什么延脆转变会差异如此之大?解释虽然多如牛毛,但实话说,一个能打的都没有。人类对这个问题的认识,还有很远的路要走。
问题的复杂性究竟在哪?在于当我们逐渐深入到物质底层的同时,采用的还是过去纯靠猜测和想像得出的经验规则,这些规则根深蒂固难以被打破,导致立论时的难度被大幅增加了。无论是用力的框架、能量的框架还是对称性的框架,你总得先有一个在这个框架下的模型。一旦模型建立,结论就定死了。要改的不是后面怎么分析这个模型,而是要抛弃模型本身。谈何容易啊~