如果有人問你：“冷水和熱水哪個先結冰？”相信你一定會覺得這個提問的人是不是傻了，當然是冷水先結冰了。然而，事實上有時候還真未必。特定條件下可能熱水結冰比冷水還要快，這是怎麼回事呢？這個問題看似簡單，但就是這樣一個問題卻已經至少困擾了世界上最聰明的科學家們至少長達2300年之久。到了13世紀，羅傑·培根(Roger Bacon)曾經在他的《大著作》(Opus Majus)一書中引用這一現象來作為自己支持科學方法的論據。
而另一位培根(Francis Bacon)，他在1620年出版的著作《新工具》(Novum Organum)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。”這個問題還曾經讓17世紀大名鼎鼎的數學家和物理學家笛卡爾敗下陣來。甚至20世紀和21世紀的科學家們面對這樣一個“簡單”的問題仍舊是束手無策。
神奇的姆潘巴現象
在同等質量和同等冷卻環境下，溫度略高的液體比溫度略低的液體（非純水）先結冰的現象，被稱之為“姆潘巴現象”，也稱“姆佩姆巴效應”（音譯），以坦桑尼亞學生埃拉斯托·姆潘巴的名字命名。對於姆潘巴現象，物理學家曾提出幾種可能的假設，其中包括水分更快蒸發導致熱水體積變小，一層霜隔絕了溫度更低的水以及溶質濃度存在差異。但任何一種解釋都很難讓人信服，因為這種效應並不可靠，冷水凍結速度往往還是超過熱水。
但姆潘巴現象並不是指熱水一定會比冷水先結冰，兩者的溫度如果有較大差異，那麼仍然將是冷水先結冰。
背後的幾種解釋
為了解釋為什麼有時候熱水結冰比冷水快，50多年來，許多物理學研究者先後對此現象進行了大量的研究，嘗試著從不同的角度去解釋。
冰霜融化說
據瞭解，為了研究姆潘巴現象，很多學者進行了實驗觀察。液體表面凝結的冰霜會影響其向周圍導熱的速率。冰霜導熱性比水差，熱水使得冰霜融化，減少了其阻礙作用，優化傳熱。不過有充分的證據證明，在試驗過程中全部排除冰霜的干擾或抑制冰霜的融化，姆潘巴現象依然存在。因此，這種說法並不成立。
水汽蒸發說
一些學者相信，由於熱水溫度較高導致水蒸發的速率變快是造成姆潘巴現象的首要原因，因為蒸發使得水分子減少，要凍結的水分子也相應變少，所以加速了熱水結冰速度。不過，一些科學家對結冰前後水的質量進行了測量，發現質量差從未超過3%，儘管蒸發後的水減少了，但是這3%的水分子並不能夠顯著影響水結冰需要的時間。與此同時，水汽蒸發過程中消耗的熱量也不能夠忽視，可惜的是，對於熱量消耗的對照試驗並不容易實現，因為它需要對開放容器和密閉容器進行測量，但是在密閉環境下，水汽蒸發和熱量的傳導都會受到阻礙，無法測量單一變量的影響。
可溶解氣體說
溫度越高，氣體在水中的溶解度就越小，因此熱水裡溶解的氣體要少於冷水，由於水在溶解一些氣體後凝固點會降低，而熱水的氣體含量更低，凝固點也相應變高，這可能是熱水結冰較快的一個原因，同時也有實驗發現脫氣水比非脫氣水結冰更快。
熱梯度對流說
熱梯度對流觀點認為，熱水比冷水結冰更快是因為對流的增加。由於水的冷卻是從容器的表面以及側面開始，使得冷水下沉，熱水上升，因此產生對流。當熱水放入低溫環境中，靠近容器的水迅速降溫，而內部水溫不變，這樣就產生了溫度差並引起熱對流。在冷卻的過程中，這個熱對流一直存在，溫差越大對流就越激烈，水冷卻就越快。
過冷現象說
在2013年初，英國皇家化學會特意舉辦了一場比賽，評選姆潘巴現象的最佳原理解釋。而比賽獲勝者提出的解釋就是過冷現象。過冷現象指液體或氣體的溫度到其凝固點以下，但沒有凝固的現象，而原本溫度較低的水比原本溫度較高的水更易發生過冷，那麼它的確可能比熱水結冰更慢。
目前，儘管對於姆潘巴現象並沒有一個令所有人都信服的完美解釋，但是科學家仍然在不斷提出各種理論來解釋這一現象。
網上謬傳的姆潘巴現象曲意是：在同等容器、同等質量、同等體積和同等冷卻環境下，溫度高的水比溫度低的水先結冰的現象。但顯然，人們在姆潘巴問題上犯了一個十分低級的錯誤：根據初中物理教材相關知識，在標準大氣壓條件下，熱水的密度小於冷水，所以同體積不同溫度的水在質量上決不可能相同。
那麼對姆潘巴現象的研究有意義嗎？有意義，而且很重要。水是一種性質獨特的物質，有著非常豐富的物理現象，且在工業生產和生命科學中扮演極其重要的角色，然而人類目前對水的研究還很不透徹。
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