同樣體積的冷水跟熱水一起放冰箱裡，哪個更容易結冰？

你可能會覺得，肯定是冷水，因為要結冰，熱水得先變成冷水才可以。

但其實，

熱水反而會先結冰

。這個反直覺的情況，在生活裡並不難見到。

比如，你肯定看到過下面這張潑水成冰的圖片：

圖片來源於網路

能夠潑水成冰，

首先天氣得足夠夠冷，第二點就很重要了，潑出去的得是熱水

。如果潑一瓢冷水，那你可能會把自己澆成落湯雞，或者潑別人一腦袋水。

這背後一個很重要的原因是，

熱水揮發會形成大量水蒸氣和小液滴，和冷空氣接觸比表面積大，能夠快速凍成冰塊

，另外還有一個你可能想不到的影響因素，那就是熱水本身就比冷水更容易結冰。

這個現象，早在兩千年多年前就被人發現了。

最早把它記錄下來的人，是亞里士多德。他發現：“被燒過的水更容易結冰。”而且他記錄道：“在黑海南岸一個叫本都的地方，人們在冬天去冰上釣魚的時候，會把溫水澆在蘆葦上，好讓蘆葦快速結冰。”

弗朗西斯培根也記錄過：“有點溫熱的水比冷水更容易結冰”。笛卡爾在他的《方法論》裡面同樣提到了類似的現象。笛卡爾還給出了一個解釋；有一些阻止水結冰的小粒子在加熱的時候就蒸發掉了，所以更容易結冰。

但是當時，人們並沒有深入去研究這個現象。一方面是因為當時人們對微觀世界的瞭解還不夠，要知道當時可是連水分子的這樣的概念都沒有。另一方面，可能大家也不覺得這是什麼了不起的現象，頂多作為一個業餘愛好研究研究罷了。

相簿版權圖片，不授權轉載

終於在1963年的時候，一位坦尚尼亞的中學生再次注意到了這個現象，還跟它死磕了下去，發表了一篇論文。

發現這個現象的學生，叫做姆潘巴。

當時，他跟同學們正在一起做牛奶冰淇淋。老師叮囑他們，牛奶必須得涼了之後才能放進冰箱，不然可能會把冰箱搞壞的。要知道在當時的坦尚尼亞，冰箱可不像現在這麼常見，而且也不便宜，老師自然會把冰箱看作“高階裝置”了。

但是，姆潘巴班上做冰淇淋的人太多了，而冰箱裡的空間是有限的。

眼看著冰箱的位置一點一點被佔據，姆潘巴就豁出去了，直接把熱牛奶放進了冰箱裡。過了一個半小時之後，開啟冰箱一看，冰箱不但沒壞，甚至他的牛奶已經凍成冰了。但跟他同時放進來的其他冷牛奶卻沒有結冰，這個現象很反直覺。

姆潘巴就跑去問物理老師。物理老師想都沒想，就告訴他：“這不可能，一定是你自己搞錯了。”聽老師這麼說，姆潘巴也就沒再追問，也認為可能是自己弄錯了。

這事本來就這麼過去了。但很快，姆潘巴在跟朋友聊天時，又聽到了類似的現象。

朋友告訴他，自己的哥哥是一家冰淇淋店鋪的“製冰達人”，做冰淇淋比別人都快。他的秘訣就是把熱牛奶放進冰箱裡。後來在和另一位賣冰淇淋的朋友聊天時，姆潘巴又聽他提到了這個現象。

這時候，姆潘巴認為，說不定是初中物理老師搞錯了呢？

於是，在進入高中之後，姆潘巴又向高中物理老師提出了這個問題。得到的答案還是一樣的：“你搞錯了，這是不可能的，這個現象不是我們這個宇宙的物理學，而是姆潘巴宇宙的物理學。”

玩笑越開越大，人們在數學題做錯了想找理由的時候，就說，這是“姆潘巴的數學”。姆潘巴這下可生氣了。你們不信，我親自做給你們看。

他跑去找學校廚房的負責人，借了高階實驗裝置（冰箱）的一個星期使用權，還拉上幾個小夥伴一起做實驗。實驗結果也確實證實了姆潘巴說的。

這件事越鬧越大，最後校長也知道了。校長非常負責，他專門去請教了一位物理學博士丹尼斯·奧斯本。奧斯本聽完當然是不信的，但是他也非常有責任心，親自做了實驗，測了不同水溫下水的結冰時間，結果發現，還真是這樣（見下圖）。這可是個有意思的現象，於是1969年，奧斯本拉著姆潘巴一起發表了一份論文，描述這個現象。

這個現象，後來也被稱作

姆潘巴現象

。

那姆潘巴效應到底是怎麼回事呢？

其實直到今天，科學家們並沒有得出一個統一的結論，但有許許多多猜測。

有人認為，這跟冷水裡的溶解氣體比熱水裡的多有關；

有人認為，加熱之後的水，氫鍵能量變高了，這對形成冰塊的過程有利；

還有些科學家認為，在冷凍時候，熱水的對流比冷水的劇烈，所以整體降溫更快。

……

想找到真正的答案，可能還需要很長一段時間。

但姆潘巴現象說明，即便在今天，我們身邊依然有很多神奇的未被破解的科學現象。科學探索的道路也遠遠沒有到盡頭，如果你也發現了什麼反直覺的現象，多多留心，說不定，你就是下一個姆潘巴。

參考文獻：

［1］ Aristotle。 “Meteorology”。 Book I， part 12， pp。 348b31–349a4。 Retrieved 16 October 2020 – via MIT。

［2］ https：//iopscience。iop。org/article/10。1088/0031-9120/4/3/312/pdf

作者｜田達瑋

稽核｜周曉亮 北交大物理實驗室