昨天讲到材料处理，就有这样的一个回复：

问到，突然有个歪想法，要是把某些材料，不斤斤计较成本，经过特殊工艺去进行处理，做成菜刀，会不会砍啥，都如同切豆腐那般呢？

此问题所问颇为直白，然而却恰恰踩中了刀具世界里最大的那个迷思，即锋利究竟可不可以单纯凭借砸钱去堆料从而搞出来，实际上这让所有人都失望了，它本身就是一个死局 。

今天就讲讲这个事儿吧，得先加一个特具民族自豪感的内容，“锋利”一词，在中文环境里体现的含义，于外国的语言里，和“江湖”并无对等的词汇，最相近似当作来讲的是“sharp”，然而这个词汇本身所含的更多意义是“尖锐”，并非我们平常所说的“锋利”语义，虽说国外要用 sharpness 考量刀子的锐利程度，可与我们传统文华里的“锋利”差距极大 。

中国男性心里向着锐利的刀剑，这并非是出于偶然，乃是历经几千年来文化熏陶后所形成的潜藏在意识里的情感。从“花费十年时间磨砺出一把剑，那剑刃如同寒霜却未曾经过试用”，到“锤炼出的剑身仅有三尺长，却能吹毛断头历经百重考验”，再到冷兵器时期兵书以及兵器一代又一代地传承，刀剑所具备的“锋利”早就不限于单纯的关于物理方面的描述，而是成为了一种具有象征意义的事物：象征着果敢坚决、杀戮征伐、豪迈气魄，甚至是关乎生命的尊严。它是一种属于集体的文化记忆，也是一个民族在诗句以及历史的进程中持续锤炼锻造而产生的精神 。

所以，有人问出这样的问题，“不计成本是否可以打造绝对的锋利”，这本身就是文化所导致的结果 。

在咱们所处的具体情境当中，“锋利”并非简单只是一个刀口的几何半径而已，它背后所背负着的，是长达数千年时间里众人对兵器怀有的敬畏之情，是对武力所展开的想象，是对英雄叙事所进行的投射。我们自然而然会将它领会成一种“能够予以无限追求、持续不断攀登的那种极致”。

可是，一旦将“锋利”拽回到物理以及材料科学所构建的坐标系当中，它马上就变成了一条绝路，咱们暂且把文化幻想搁置下来，谈一谈锋利究竟是怎样的一种情况。

往最简易的表述来说，锋利究竟是什么呢？锋利意味着刃口足够薄，且其接触面积极其小，进而将有限的力转变为极高的压强。当此压强超越被切物体的屈服强度的时候，刀才切实“切入”。然而仅仅有压强是不够的，还要去考量材料的杨氏模量、剪切模量、泊松比以及断裂韧性。杨氏模量高的材料刚性厉害，刀刃很难压进去；剪切模量大的时候，沿着切向推进需要更高的剪切功；高泊松比材料在受压时易于横向鼓起，反倒不容易切断；而断裂韧性越高，裂纹就越难以扩展。可以这么讲，锐利并非仅仅是刀刃独自具有的特质，而是刀的切口几何形状以及被切割物体材料所具备的力学特性，二者共同作用得出的结果 。

所以，要是仅仅考虑刀自身，最为直观、收益最为高的“锋利化”行为便是将刀刃制作得薄一些。刃口越是薄，压强越是集中，切入时的阻力也就越小。这属于所有磨刀之人、制刀师傅最为朴素的直觉。从近乎微观的层面来讲，刀锋事实上是存在一个半径r的，r值越小刀子就越发锋利。

要留意，刀刃呈现的“薄”状，实际属于一则宏观现象。切实将此逻辑推导至极限，现代科技的确能够达成——二维材料具备单原子厚度的刃口，像石墨烯边缘、碳纳米管切口这般，已然趋近于“近乎不存在半径”或者是“已然不存在更小半径”的理论情形。

其实，就是二维材料边缘那儿的原子排布情况，这可是真正意义上的“单原子刀锋”。它已经不存在所谓“半径r”这样的概念，而是直接由一排原子所构成的边界。从理论上来说，这就是人类能够达成的最锋利的那种状态。对于石墨烯甚至磷烯而言，以人类当前的科技水准都是能够做到这样的程度的。

仅只是处于边缘位置的一层原子的厚度，又或者是两层至三层原子的厚度。大体而言，这个尺度处于零点一四至一纳米之间。这个事物我们自身曾经成功研制出来过。

图片是实验室电子隧道显微镜的ADF（环形暗场）成像图片，透过这般图片，我们能够清晰看到单层原子结构的边缘状况，得以明晰原子排布状况，且看得很清楚 。

紧接着在这个时间点，疑难情况应运而生，这般架构真的能够达成切割这一行为吗？我们从切实的微观角度来审视一番切割：

真正从微观层面去看 ，切割过程已然全然不同于宏观了 。宏观方面 ，我们惯常用杨氏模量 、剪切模量 、泊松比以及断裂韧性来描述材料的力学性能 ，然而这些指标实际上乃是无数原子集体行为的平均结果 ，属于一种 “宏观统计值 ” 。一旦将尺度缩小到单个或者几层原子的程度 ，这些参数便不再适用了 。在这个时候 ，切割不再是连续介质被压强放大后的屈服 ，而是一个个离散化学键的断裂事件 。刀锋得提供充足能量去打断局部的键，此能量阈值一般是电子伏特量级，大概是10⁻¹⁹焦耳，远远低于宏观切割所耗费的总功。

但问题存在于此，当刀锋自身边缘的原子与被切材料的原子相互作用之际，力的传递近乎是对称的，其结果常常并非材料首先被切开，然而又是刀口本身的原子键率先出现断裂或者发生重构。也就是说，在宏观层面“锋利”意味着压强的集中以及放大，可是在微观层面它却退化为“谁的化学键先断” 。

天津的小孩，有一款名为“拔老根”的游戏，两个孩子，各自拿着一根叶柄，面对面用力去拉扯，较量看谁的叶柄率先断掉。在外人眼中，这似乎仅仅是小孩之间打闹所产生的乐趣，然而玩过此游戏的人都清楚，这里面所比拼的，实际上是叶柄内部纤维的韧性以及其分布情况。有时，看上去很结实的一根叶柄，结果几下就断掉了钢结构基本原理，有时，却能够僵持很长时间 。

倘若将这个类比迁移至微观世界。那么单原子刀刃的状况近乎完全相同。它把原本在宏观层面借助压强来放大的切割进程。彻底转变为了“拔老根”的玩法。刀锋与被切割的材料之间。所比拼的已然并非是谁的刃口更为单薄。而是谁的分子链、原子键更为坚固。当两个处于原子尺度的边界相互接触时。力的传递几乎呈现出对称状态。刀口和材料恰似两根叶柄相互对拉。谁先断裂完全取决于键能的高低。

正因为这样，单原子刃必然很难保持长久。其看上去锐利异常毫无遮掩，可常常在刚进行首次切割时就致使自身边缘受损。从宏观层面来阐述所谓的“锋利”，依靠的是几何方面的优势以及压强的集中呈现；而在微观角度而言，它演变成了一场围绕“谁会率先崩断”展开的激烈竞争。刀口位置的原子与材料原子之间的对抗博弈，最终结果往往是刀锋自身率先落败。其中缘由并不纷繁复杂，尽管二维材料在其层内的共价键极为牢固强劲，然而层与层当中的作用力却极为微弱，所以能够被分离成单层结构；与此同时，它们边缘部位的原子处于未饱和的态势，更加容易出现断裂或者产生重构现象。正是具备这种“层间呈现出较弱态势、边缘展现出脆弱特质”的特性，使得二维材料能够制造出单原子刃，然而却也决定了这种刃口极其脆弱。

换言之，绝对的锋利仅仅能够在显微镜之下存在，然而却没办法长时间停留在现实的世界当中。

看看，其实我们完全能够算一笔账。碳原子的C–C sp²键能量大约是348 kJ/mol，把它折算到单个化学键的话，就是5.8X10⁻¹⁹J。要是刀刃边缘只有1 nm长度，大概会有6–7个这么多的原子在承载，那么撕掉这“一排原子”所需的能量也就在10⁻¹⁸ J的量级。当你用手去切菜之时，给菜施加的切向力常常是在几十牛，就算仅仅是在 1 nm 的滑移距离当中去做功，分摊到每纳米刃长的能量也能够轻易地达到 10⁻¹⁴～10⁻¹²J，居然比化学键能高出三到六个数量级。

这便意味着，一旦单原子刀锋和现实世界相接触，于亚纳米位移的尺度上就会出现崩塌重构的情况。切入物体的深度不到一个纳米时，它已然丧失原子锋芒；持续切入几十纳米之后，刃口会卷曲膨胀至百纳米级；再到微米尺度的滑移阶段，它和普通制作得较为优良的厨刀的锋利程度已不存在太大的差别。也就是说，“绝对锋利”并非无法达成，而是无法保持，它在显微镜下能够存在，然而在现实切割里只会以极快的速度退化。

在宏观方面所呈现出的效果就是，这种被称作“纳米刃”的东西，拥有在任意材料之上，划出一道处于纳米等级的浅痕的本事，除此之外，再没有别的情况了。

诚然，这并未致使科学家停下脚步。当下，亦存在大量针对复合结构二维材料的研究，其目的在于减轻单层材料于边缘易于卷曲、失稳的状况。

像借助不一样的层间堆垛方式（像图里所呈现的乱层 AA′A′′ 结构以及混合 ABA′ 结构那样），能够在维持层内强大共价键的情况下，使层间相互作用发生改变，进而对电子结构与力学稳定性予以调整。此类研究的关键思路即为：一旦边缘单层显著脆弱，那就试着运用多层或者复合堆垛去提升整体的抗卷曲能力。

其实，科学界针对“单原子刃”之钻研，并非仅止于显微镜内之猎奇，乃是寻觅借经由复合结构、堆垛方式乃至异质截面对象来延缓其退化之法。不过这意味科学领域不会去追逐所谓的“无限锋利”，而是表示能够于二维材料的极限锋芒跟现实的稳定性之间寻获某种平衡点。

有那么一些人，当看到此处时，就会提及《三体》里的飞刃，飞刃，被构想为可用纳米纤维构成的、超级锋利的切割工具，它能够轻而易举地，把钢铁巨轮如同切豆腐那般切开，这听起来着实令人震撼，然而，一旦将其代入现实物理之中，问题便会即刻显现出来 。

一开始说的是承载力，那单根纳米纤维，就算它再怎么坚韧，可是它的横截面积，始终就只是仅有几个平方纳米而已。那要去切开厚重的钢板，这意味着什么，意味着每一根纤维都得承担上吨的应力。在宏观尺度方面的应力集中，那会远远超过纤维的拉伸极限的，可不是能切开钢板，反而是纤维自身会先被拉断，如此一来，这就又返回到拔老根的段子上去了。

接着是能量的来源之处。切割可不是没有能耗的行为，就算是最为锋利的刀刃，也得通过做功来使化学键发生断裂。钢铁的结合能是非常高的，想要沿着巨轮切上一刀，就等同于要同时让无数个原子键遭遇断裂。若飞刃真的要达成这一情况，那就必须给出天文数量级那般的能量输入，然而在小说里“古筝”仅仅是设立在了河边，静止不动地等待着油轮撞过来，而在这儿能源的来源实际上就是油轮前行的动能以及发动机所输出的推进力了。

那一艘满载排水量堪称12万吨的油轮，顺着巴拿马运河行驶过去之际，其所蕴含的动能是960兆焦。在实际情形里，切割钢材的最小理论功能够借助“单位新生断面面积的能量释放率”Gc予以计算。

钢结构的

一艘油轮，其横向截面积平均值大概是400平米，此为按照钢材面密度占比按10–15%粗估得出的，切开后呈两面那就成了800平米，经粗略估算，要158兆焦才能够切开这艘船。看着船体自身动能似乎够了，然而按照小说里的说法是“每半米要一根飞刃”。现代大型油轮，其总高度，也就是从龙骨到船体最高点，在40米至60米左右，咱们按40米来计算，如此一来这就要增加到79个158兆焦。

确切点儿讲，实际的真实状况将会如同那般，审判日号向着古筝撞去，在距离大约二十米的时候，于巴拿马运河上停下，并不会呈现出整体被切成薄薄一片的情形，船上的人也仅仅只会感受到像是司机猛地用力狠狠地踩下刹车时的那种减速感罢了。话说回来，要是一些写书的人一写起来兴奋过度就不管不顾了，这种毛病真应该改正呀。

咱不偏离主题，现在来讲讲刀子的锋利程度问题。实际上很早之前，在原理方面，现代人类想要利用象石墨烯这类的二维材料制作刀具去切割所有东西的这种情况就已经被限制住了不管你耗费多少钱去制作多高级的材料，这都是不切实际的 。

可是，存在着具有讽刺意味的状况，那便是现今人类能够制造出来的最为锋利的刀具，乃是黑曜石刀。

进行显微镜下对比，便能看得十分清晰：同样放大五千倍，钢制手术刀（位于左边）的刃口展现出粗糙的凹凸状况，然而黑曜石刀的刃口（在右边）却能够达成近乎原子级的平整度，其刃口半径常常小于30纳米。这种属于天然的火山玻璃，依靠断裂时所形成的贝壳状断口，就能够达成现代冶金工艺都不容易复制的极致锋利程度。

黑曜石刀，乃是史前人类掌握学会打造得出的一种基础石器物品，许多石器时代中出土的物件里面，我们不难找寻寻得黑曜石刀的存在踪迹 。

黑曜石刀能成为“人类真正用得上的最锋利刀具”钢结构基本原理，并非因其材料强度神奇，而是在于其断裂机制与显微几何特性，黑曜石是天然火山玻璃，本质是快速冷却的二氧化硅熔体，内部无长程有序晶格结构，被敲击时不像金属那样发生塑性变形，而是沿应力集中点瞬间脆断，这种脆性断裂常呈现类似贝壳状的极为光滑的断面，刃口锐利到接近原子尺度的不规则尖角 。

对比而言，金属或者晶体材料于切削之际常常被晶界以及滑移面约束住，致使刃口会存有毛刺或者台阶。然而黑曜石因不存在晶界，其断裂差不多是“玻璃状连续”的，人类能够借助敲击或者施压剥片的方式来获取连续乃至薄似蝉翼的刀刃。石器时代的制刀术“打片法”便是运用这一特性。仅仅一次恰到好处的敲击，便能够剥出近乎纳米级锐度的刃口。

正因为是这样的缘故，黑曜石刀在现代的时候依旧是存在着延续情况的。有一部分外科医生在进行实验性手术期间曾经尝试去使用黑曜石刀片，像是眼科手术或者是显微外科手术。最终所呈现出来的结果表明，黑曜石刀切开之后的伤口相较于钢刀而言要更加地平整，其愈合反应以及炎症表现也会更轻微一些。

那我们于日常生活里为何不再使用黑曜石刀呢？主要缘由是其缺点同样显著，刀口太过脆弱，事实上仍是起初所讲的材料死局，这东西虽说相较于二维材料具备更好的锋刃保持力，然而仍旧比不上钢铁，持久力太差劲了。

还存在着最后一项提问 ——于众多物质之中，人类是否依旧在钻研能够打造出更为锐利的刀身的用料呢？在接近实际状况的情形里头，人之表现皆是已然和己身求得和解，已然将对于锐利的那种执着之念予以放下了 。

仅就切割这个事情来讲，我们当下存在着数量众多的方式能够将材料进行分隔，诸如激光、等离子、超声波、水刀、离子束等等，为何一定要执着于把刀子打磨得极为锋利呢？

所以，这件事直至如今，更多的是文化寄托，它是古代诗句含有的浪漫，是兵器史上抱有的执念，是我们于历史与记忆里对果断、力量以及尊严的投射，甚至是我们的一腔亢奋热血。

科学已然证实，锋利存在尽头，然而文化却致使锋利永远不会消逝，这便是当初W君告知众人锋利是个与民族自豪感相关词汇的缘由所在，要是持续如那些蛮子们那般傻乎乎地追求 sharp，那么很抱歉，此事是个死局。