夏日炎炎,外出后往往要喝上一杯冰饮才让人舒服。但是不知道大家有没有听说这样一个说法:一杯热水和一杯冷水放进冰箱,最后却是热水比冷水结冰更快。

这听上去是不是很不合常理?正因为非常反常理,所以这个现象的争议已经持续了很多年。
今天,就让小编带着大家一起来看看,这个曾入选“十大科学骗局”的现象背后到底有哪些故事。

谁最先发现了这个现象?
关于这个现象,其实有着不少古老的传说。相传,早在古希腊时期的时候,哲学家亚里士多德就已经在他的著作里面,提到了加热了的水可能会影响水结冰的速度。
但是那时候没有冰箱,对这种现象没有特别直观的感受,所以也就没人深入地去探究。

而到了17世纪,类似的说法再次出现在英国的实验科学先驱弗朗西斯·培根的书里。他说到,“稍微加热的水似乎比完全冷却的水更容易冻结”。但是同样因为缺乏具体的实验,所以还是不了了之了。

真正把这种现象带到公众视野,并且还引起了科学界广泛讨论的,却是一个中学生。一个叫做埃拉斯托·姆潘巴的坦桑尼亚学生,在1963年的夏天,在制作冰淇淋的时候,意外地发现热牛奶竟然比冷牛奶更快凝固成冰。
这个现象让他百思不得其解,为什么热的还比冷的结冰结得快?于是他带着这个看似荒谬却又引人深思的问题,开始向老师们求助。

这个过程并不是很顺利,因为这太不符合人类的认知,所以这还引来了老师和同学们的质疑与嘲笑。
好在姆潘巴没有因为被质疑而放弃,反而更加坚定了自己的信念。他不断地实验,想用更严谨的方法来验证自己的想法。
最后,在一个物理学家丹尼斯·奥斯本的帮助下,姆潘巴才成功地把这一现象带到了科学的领域,还在1969年的《物理教育》杂志上发表了他们的研究成果。

困难重重,求证与态度变迁
虽然是在科学家的帮助下有了成果,还上了杂志,但是姆潘巴的这个发现还是没有马上就得到科学界的认可。
毕竟在那个时代,热力学的基本原理已经清晰地告诉了我们:温度越低,物质凝固所需时间越短,这在今天也是一个比较普遍的认知。你要跟一个人说热水比冷水结冰结得快,这无异于你告诉一个古代人说地球是球体一样,是很难马上就被采纳和相信的。

所以,姆潘巴提出的热水比冷水结冰更快的说法,无异于在挑战物理学的基石,并且他还只是一个学生,没有显赫的身份和地位,所以质疑之声是少不了的,质疑和嘲笑纷至沓来。
但勇敢的姆潘巴还是没有放弃,他还是坚持着自己发现的现象,还鼓励这些科学家们通过精密的实验去验证这种现象。

于是乎,在接下来的几十年里,许多科学家们都开始投入到这场“冰点赛跑”的实验里,但是这些实验最终都没有得出一个公众普遍认可的定论。
因为实验的结果五花八门,有的数据能够支撑姆潘巴的发现,但是有的却根本没办法复现这个现在,也就无法推翻质疑。

学过物理和化学知识,我们知道,大量的实验无法得到统一的结论,这背后的原因还是比较复杂和多样的,限于当时的条件,各种微小的差异都会影响到实验的结果。
因为实验条件的差异,实验室环境和实验者的操作都会影响结果,更不用说用来实验的水的纯净度、盛水容器的材质与形状这些条件。
所以一时间,“热水结冰之谜”就成了科学界的一个非常热门的话题,甚至还有了科普界“世界难题”的称号。

当然,存疑争议并不完全是坏的,有疑问就会有求证。这些无法统一的结论一定程度上也推动了这个研究继续下去,激发了科学家们对相变过程、对流效应和溶质析出这一类物理现象的深入研究。

但质疑并没有一直持续下去,随着时间的推移,科学家的态度也开始变迁,慢慢从质疑转变为接纳。这倒不是因为大家对于这件事麻木了,就默认了。
科学家一向都是以数据说话的,要他们转变态度还是得靠实验来做证明。科学家们接纳这个现象也是因为有越来越多能够支撑这个现象存在的实验证据出现了,他们也慢慢开始意识到,这个现象背后可能还有着更加复杂的物理机制。

科学家们在大量的实验中发现,如果严格控制实验用水的初始温度、冷却环境和容器条件等变量时,确实会出现热水比冷水更快结冰的现象。
这也是说,在某种特定的条件下,这个看似违反传统热力学观念的现象,是有可能实现的,所以姆潘巴发现的这个现象并不是无稽之谈。这一发现不仅挑战了传统的热力学观念,也促使科学家们重新审视和解释相变过程中的微观机制。

到了现如今呢,科学界对于“热水比冷水结冰更快”这个现象基本上已经从最初的质疑转变成接纳和承认了,而且科学家们还尝试从更多的角度去解释这个现象背后的科学原理,这为这项研究又开辟了一条道路。
就比如说,有的科学家就提出这种现象,可能就和水分子间的氢键作用、溶解气体的析出速度,还有在冷却过程中的对流效应等因素有关。

所以说呀,虽然具体的原因还没有完全搞清楚,但是中学生姆潘巴发现的这个现象还是做出了很大的贡献的,他的发现为人类进一步去揭示了自然界中更多的未知有着很积极的影响。
解决问题的大前提不就是发现问题和提出问题吗?

背后真相仍扑朔迷离?今天的科学家们怎么说?
那么,今天的科学界“热水比冷水结冰更快”,这个问题究竟又是怎么看待呢?到底是真的是假的?
简单地说,这个现象其实已经被看作是一个真实存在的物理现象了,而且还被命名为“姆潘巴现象”。
它指的就是一种在同等体积、同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象,虽然它背后具体的实现原因和机制,还是需要科学家们进一步的探索。

随着物理实验的不断发展,现在的科学家们已经可以通过极其精密的实验设计、先进的观测技术和复杂的数学模型,通过不断地模拟和实验更进一步地逼近这种现象的真相。
惊喜的是,他们发现,姆潘巴现象并不是仅此一例、孤立无援的,这个看似简单的一个现象,反而和很多物理、化学过程都有着千丝万缕的联系。

目前来说,公众接受度比较高的几个假说,主要就是蒸发、对流损耗、过冷等说法。
蒸发是最好理解的一种。就是热水因为温度高蒸发快,在这个蒸发过程中带走了一些有机质,所以水结冰更快。
对流损耗也差不多,就是热水的分子运动更剧烈,产生更强的对流,就像人剧烈运动一样,消耗的能量更多了,降温自然也就更快了。
过冷相对就复杂得多,涉及到了水得结冰温度问题。一般我们都普遍认为,水到零度就会结冰,但也有科学家提出,水之所以能结冰,是因为有结晶体。当没有形成结晶体时,温度到了0度以下水也不会结冰。热水有可能是更快的形成了结晶体。

现在,“热水比冷水结冰更快”的现象早就不再是科学界的秘密了,它已经成为了一个广为人知的科学趣谈。而在姆潘巴现象的背后,我们也可以看到所有科学研究的缩影。
科学大厦的建构并不是一朝一夕就能完成的,科学探索的背后不仅有艰辛,更有不少乐趣。科学的魅力,除了在于它能够揭示的真理与规律,也更在科学工作者们永不停歇的探索精神。

而且我们常说,生活不是缺少美,而是缺少发现美的眼睛。但是科学研究何尝不是这样呢?姆潘巴现象的发现和求知过程,全都缘起于少年姆潘巴的一个看似微不足道的观察。
就像姆潘巴现象虽然曾经被选为十大科学骗局,但是随着科学的发展,其背后的真相也是会被逐渐解密出来的。
