我們同時把一杯熱水與一杯冷水放在冰箱里面,那么哪一杯會率先結(jié)冰呢?答案不是冷水,而是熱水。這個聽起來像魔法的現(xiàn)象,就是存在爭議的姆潘巴效應(yīng)。
1963 年,坦桑尼亞的一名中學(xué)生姆潘巴在制作冰淇淋時驚訝地發(fā)現(xiàn)一個神奇的現(xiàn)象,熱牛奶凝固的速度總是比冷牛奶要快。他把這個困惑告訴老師,卻換來一陣嘲笑。直至某天,大學(xué)教授奧斯本聽聞這個事,二人經(jīng)合作實(shí)驗之后,這一現(xiàn)象才正式受到科學(xué)界的關(guān)注。然而,早在兩千多年前,亞里士多德就曾記錄過類似的現(xiàn)象:“先前被加熱過的水,能夠幫助它更快地結(jié)冰。”
如今實(shí)驗室里,科學(xué)家們?nèi)栽跒檫@個"反常理"的現(xiàn)象爭論不休。有人通過玻璃珠來模擬水分子的運(yùn)動,這一次的實(shí)驗結(jié)果表明,初始溫度較高的系統(tǒng)確實(shí)更有可能較快地達(dá)成平衡狀態(tài)。同樣的,國防科技大學(xué)的研究團(tuán)隊在量子領(lǐng)域也觀測到了類似的加速效應(yīng)。然而,問題的關(guān)鍵是,熱水結(jié)冰的速度受到諸多原因的影響:容器的材質(zhì)、水的純度、冰箱溫度的波動,連觀察者放置杯子的角度也不例外。這些細(xì)微的因素哪怕僅有毫厘之差,實(shí)驗結(jié)果也可能謬以千里。
有研究者指出,熱水在冷卻過程中,氫鍵斷裂重組時所釋放的能量,也許改變了冰晶的形成路徑。也有人反駁說,這不過是熱水蒸發(fā)減少體積造成的假象。還有質(zhì)疑來自熱力學(xué)定律,如果熱水真能比冷水更快結(jié)冰,那是否意味著存在永動機(jī)的可能性?這讓眾多物理學(xué)家對姆潘巴效應(yīng)始終秉持保留態(tài)度。
筆者曾親自開展了十幾次實(shí)驗,每次的結(jié)果就如同開盲盒一般:熱水有時會領(lǐng)先半小時結(jié)冰,有時卻滯后四十分鐘。現(xiàn)象雖存在,但其機(jī)制仍未明晰。食品工業(yè)已經(jīng)開始利用這種不確定的因素來改良冷凍技術(shù),某些速凍食品生產(chǎn)線特意采用 “溫差震蕩法” 去提高效率。所以,并非所有的問題都有標(biāo)準(zhǔn)答案,有時,看似簡單的現(xiàn)象背后,隱藏著改變認(rèn)知框架的真知。真理往往誕生在對常識的質(zhì)疑里。
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