生活中有一些不起眼的小事往往經常見到，但是科學至今都未曾照亮那塊地方。其中非常有名的就是為什麼熱水會比冷水更容易結冰。

事情還得從公元前說起。早在古希臘亞裡士多德的時候，人們就發現同等質量和冷卻條件下，溫度略高的液體，卻比溫度略低的液體，更先結冰。1962年，弗朗西斯·貝肯在他同年出版的著作《新工具》中這樣寫道：“那些溫度稍高的水比那些低溫的水更加容易結冰。”

這就很奇怪了，因為按照一般的思路，一杯70℃的水，一杯25℃的水，将水從70℃降到25℃要花時間，所以70℃降到0℃肯定比25℃降到0℃時間長。當然這裡有一個前提，這裡的水是蒸餾水，不含任何雜質，而我們常見的河水、海水等含有雜質的水，結冰溫度一般都會略低于0℃。

1963年，在坦桑尼亞馬幹巴中學，有個名叫姆潘巴的初三學生特别喜歡和同學一起做冰淇淋吃。他們總會先在煮沸的鮮牛奶中加入白糖，待其冷卻後倒入冰格，然後放入冰箱冷凍室。有一天，姆潘巴發現冰箱冷凍室的空間就快不夠用了，他害怕别的同學搶先用掉，急忙在煮沸的牛奶中加入糖，不等冷卻就送入冰箱。一個半小時後，姆潘巴發現了一個讓他十分困惑的現象：熱牛奶比冷牛奶更快地結冰了。

這是怎麼一回事呢？困惑的姆潘巴趕緊跑去問老師，老師卻說不可能，指責他說謊。有一天，機緣巧合，他請教奧斯波恩博士，并一起回實驗室做起實驗來。1969年，姆潘巴和奧斯波恩博士一起撰寫了關于這一現象的論文，并命名為“姆潘巴現象”。之後世界上很多科學雜志都刊登了這一自然現象，認為這是對牛頓冷卻定律的嚴峻挑戰。

2006年美國華盛頓大學的喬納森•卡茨在對“姆潘巴效應”深入研究後認為：這種現象實際上與水中的溶解物有關。通常，水在加熱過程中，一些會使水變“硬”的溶解物，主要是碳酸鈣和碳酸鎂等碳酸鹽，會被“驅逐”出來形成固體沉澱，這就是日常生活中常見的附在水壺内壁上的水垢。

水垢

卡茨認為，未經加熱的水中仍含有這些溶解物，在水結冰過程中随着冰晶的形成，尚未結冰的水中這些物質的濃度會進一步升高，甚至可達正常水平時的50倍。這一原理就如同下雪後向路面撒鹽防止結冰一樣，緩解了冷水結冰的速度。

目前，對“姆潘巴效應”的很多解釋中，比較普遍的是溫差理論，也就是說為什麼冬天溫水比冷水結冰快。因為溫水與周圍環境之間的溫差大于冷水與周圍環境之間的溫差，溫差大，溫水中水分子的能量會很快散發到周圍環境中。即根據傅裡葉定律可知，在相同的時間内沿某方向通過對應某截面傳遞的熱量與溫度梯度成正比，然而高溫的水從開始冷卻到與原來低溫的水具有相同溫度這一過程中耗費的時間，勢必就是比低溫的水冷卻的總時間多，這與“姆潘巴效應”的實驗現象不相吻合。

為什麼現代科學不回答這個看起來很簡單的結冰問題？主要的問題是，水結冰所花的時間的長短，對實驗設計中的很多因素，都是很敏感的。例子容器的形狀和大小、冰箱的形狀和大小、水中氣體和其它雜質、結冰時間的定義等等。

因為這種敏感性，即使有實驗支持姆潘巴效應的存在，但不能支持在這些條件之外， 姆潘巴效應的發生和發生的原因。正如Firth 所講：“這個問題有太多的變量，以緻任何從事這項研究的實驗室，一定會得出和其它實驗室不同的結果。”

限于篇幅，還有很多解釋沒辦法展現，有興趣的可以查一查相關資料，隻是這些解釋都未能得到學術界的普遍認同，比如蒸發、溶解氣體、超冷、對流等。所以這個問題還得繼續保留下來。你怎麼看？歡迎留下你的看法，無論是可能的解釋和相關經驗，都有可能推動這一問題的解決哦～

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​參考資料：1.蘇法王的科學網博客

2.科普中國，作者： 齊月園

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