你知道姆潘巴效應(yīng)嗎？熱水其實比冷水結(jié)冰更快

姆潘巴效應(yīng)指的是在適當(dāng)情況下，熱水會比冷水更快結(jié)冰。這個聽上去就完全無法成立的現(xiàn)象自幾個世紀(jì)前開始就一直困擾著科學(xué)家。近日，一組西班牙物理學(xué)家研究了這個“悖論”的發(fā)生條件和背后原理——答案藏在不斷運動的分子當(dāng)中。

盡管幾個世紀(jì)以來許多科學(xué)家和自然哲學(xué)家（包括勒內(nèi)·笛卡爾和弗朗西斯·培根）都注意到了姆彭巴效應(yīng)，但科學(xué)家直到 1960 年代才對其進行了現(xiàn)代研究。當(dāng)時一位名叫Erasto Mpemba的坦桑尼亞少年與物理學(xué)家證實了這種效應(yīng)的存在。從那時起，人們進行了各種猜測：溫水的蒸發(fā)可以更有效地帶走熱量，或者流體中的異常流動，甚至是過冷，在這種情況下，水的溫度在變成冰之前遠(yuǎn)低于零。直到2016年發(fā)布的一項研究，都仍然認(rèn)為無法找到姆潘巴效應(yīng)背后的原因。

傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，每個燒杯水結(jié)冰所需的時間僅取決于其初始溫度。溫度越高的水中的粒子移動得越快，這意味著它們的速度越慢——所以液體越熱，它需要的時間越長。然而在這項最新研究當(dāng)中，西班牙研究人員發(fā)現(xiàn)，溫度并不是影響結(jié)冰的唯一因素。

研究人員打了個比喻：如果水粒子就像螞蟻在巢穴中奔跑，那么整個流體的溫度對應(yīng)于它們的平均速度。因此，所有螞蟻都以每小時 50 米的速度行走的巢穴看起來與一半螞蟻以 50 米、四分之一以 75 米沖刺、最后四分之一以 25 米磨蹭的巢穴看起來相同。然而，異常值的數(shù)量（特別慢或特別快的螞蟻）在決定冷卻速度方面起著關(guān)鍵作用。這種與平均值的偏差程度，統(tǒng)計學(xué)家稱為“峰度”的屬性，在早期的研究中被忽略，這可能是姆潘巴效應(yīng)重現(xiàn)性差的原因。

綜上所述，當(dāng)條件恰到好處時，即如果熱水溫度比冷水溫度熱得恰到好處，而且其分子足夠任性以產(chǎn)生高的峰度的時候，模型模擬顯示，較熱的樣本將比較冷的樣本冷卻得更快。事實上，研究人員不僅發(fā)現(xiàn)最熱的能更快地冷卻，而且還發(fā)現(xiàn)了相反的效果：最冷的能更快地加熱，這將被稱為逆姆潘巴效應(yīng)。

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