热水结冰更快，比冷水还迅速，为什么会有姆潘巴现象？

1963年，非洲坦桑尼亚的一所中学里，一群学生正在制作冰淇淋。一个叫埃拉斯托·姆潘巴的13岁男孩发现冰箱快没位置了，情急之下把刚煮好的热牛奶直接塞了进去。一个半小时后他打开冰箱一看，自己的热牛奶已经冻成了冰淇淋，而同学们事先晾凉的牛奶却还是黏糊糊的。

姆潘巴跑去问物理老师，老师说他弄错了。从初中到高中，他问了多位老师，都没有答案，有位老师甚至嘲讽他说：“看来有两种物理，一种是放之四海皆准的物理，一种是‘姆潘巴物理’。”

后来，达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯伯恩博士到这所中学访问。姆潘巴抓住机会又提出了自己的疑问。奥斯伯恩起初也不信——道理很简单，一杯70度的水要先冷却到30度，而另一杯一开始就是30度，怎么想都是30度的水先结冰。

但出于好奇，奥斯伯恩回到实验室做了实验，结果发现热水在特定条件下确实比冷水结冰更快。他邀请姆潘巴到达累斯萨拉姆大学一起研究，两人于1969年在英国《物理教育》杂志上共同发表了论文。这个现象后来就以姆潘巴的名字命名，叫“姆潘巴效应”。

实际上，这个现象早在两千多年前就被注意到了，公元前四世纪，亚里士多德就在他的气象学著作中写道：如果水事先被加热，这有助于它快速冻结。17世纪初，培根也在《新工具论》里提到：“稍微加热的水比完全冷却的水更容易冻结。”

那热水比冷水结冰更快，到底是什么原因呢？科学家们研究了六十多年，到现在也没有一个统一的答案。目前主要有这么几种说法。

第一种是水汽蒸发说，热水温度高，蒸发更快，水分跑掉得多，剩下的水就少了，自然结冰更快。但这个说法有个漏洞——有科学家测量发现，蒸发掉的水最多不超过3%，这么点水量根本不足以让结冰时间产生明显差别。

第二种是可溶解气体说，冷水里溶解的气体比热水多，而溶解了气体的水凝固点会降低。热水里的气体少，凝固点相对更高，所以更容易结冰。不过这个解释目前还没有被普遍认可。

第三种是热梯度对流说。热水放进冰箱后，靠近容器壁的水先变冷下沉，内部的热水上升，形成对流。温差越大对流越剧烈，热量散失就越快。

另外还有冰霜融化说，认为热水融化了冰箱里的冰霜，改善了传热效果。但实验表明，就算排除冰霜的干扰，姆潘巴现象依然存在，所以这个说法站不住脚。

说到这里得提一句，姆潘巴现象并不是每次做实验都能重现的。2016年，英国伦敦帝国学院和剑桥大学的两位学者做了测试，发现实验结果跟温度计放的位置都有关系——放的位置差一厘米，结果可能就不一样。

这说明水在快速冷却的过程中，一直处在一种不稳定的状态，也就是物理学上说的“非平衡态”。在这种状态下，水的行为变得很复杂，不是简单的“温度高就结冰慢”能概括的。

有意思的是，近年来科学家发现姆潘巴效应不光是水里有，在玻璃材料、颗粒系统、量子系统里也能观察到类似的现象。

所以，姆潘巴现象到底是怎么回事？简单说就是：在一定条件下，热水确实可能比冷水结冰更快，但科学家们还没完全搞清楚为什么会这样。一个坦桑尼亚中学生六十多年前的偶然发现，到现在还在让全世界的物理学家挠头。