你知道姆潘巴效應嗎？熱水其實比冷水結冰更快

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

盡管幾個世紀以來許多科學家和自然哲學家（包括勒內·笛卡爾和弗朗西斯·培根）都注意到了姆彭巴效應，但科學家直到 1960 年代才對其進行了現代研究。當時一位名叫Erasto Mpemba的坦桑尼亞少年與物理學家證實了這種效應的存在。從那時起，人們進行了各種猜測：溫水的蒸發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低于零。直到2016年發布的一項研究，都仍然認為無法找到姆潘巴效應背后的原因。

傳統觀點認為，每個燒杯水結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中，西班牙研究人員發現，溫度并不是影響結冰的唯一因素。

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，異常值的數量（特別慢或特別快的螞蟻）在決定冷卻速度方面起著關鍵作用。這種與平均值的偏差程度，統計學家稱為“峰度”的屬性，在早期的研究中被忽略，這可能是姆潘巴效應重現性差的原因。

綜上所述，當條件恰到好處時，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，研究人員不僅發現最熱的能更快地冷卻，而且還發現了相反的效果：最冷的能更快地加熱，這將被稱為逆姆潘巴效應。

前瞻經濟學人APP資訊組

標簽： 知道 姆潘 效應 熱水