本帖最后由 万俟 于 2025-5-21 22:34 编辑
我们今天来拿物理学下刀,说一个日常中可能会遇到的现象:姆潘巴现象
我们把一杯80度的热水和一杯20度的凉水放在冰箱里,哪杯水先结冰呢?

直觉上来说肯定是凉水先结冰。我们甚至可以用逻辑学证明这一点。80度的水总有一个时刻掉到20度,然后它将按照与20度水同样的过程结冰,所以毫无疑问是20度的水结冰更快。对吧?
这个逻辑虽然有点粗糙,但细想基本也无可厚非。不过呢,如果事实真的是这样,我也就没法写这个帖子骗追随了(bushi)。。。
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物理课本上的大反派亚里士多德就记录过热水先结冰的结果,后来培根和笛卡尔也都从不同方面提起过。对哲学数学和物理学有涉猎的小伙伴都知道这三位的地位,然而由于这个结果太过离谱,一直没人真的重视。
直到1969年一个叫姆潘巴的学生和奥斯伯恩博士共同发表了一篇论文《Cool?》,里面提到虽然大部分时间冷水结冰更快,但是确实存在热水比冷水先结冰的现象。这一发现源于姆潘巴在中学时做冰激淋的一个观察,他发现自己热奶油结冰比同学的凉奶油更快,于是大家将这种现象称为姆潘巴现象。
在之后的五十多年里,尤其是2010年之后,不断地有人复现姆潘巴现象,但是一直缺乏一个普遍认可的严格推导。现在物理学普遍的认知是,水的降温过程是一个不稳定的非平衡系统,热水中粒子运动更快,有更大的可能找到迅速冷凝的“捷径“。在今年3月10号发表的论文《Thermomajorization Mpemba Effect》中,Tan Van Vu 和Hisao Hayakawa通过他们提出的Thermomajorization理论定义了平衡态和非平衡态之间的距离,从而得到了一个稳定的热水超车冷水的时间点。
是不是看不懂了?没关系,我来给个通俗解释,就是他们建立了一个模型来模拟水的结冰过程,在这个模型里可以通过数学证明找到热水超车冷水的时间点。对的,如果你懂数学,就是列了一大堆微分方程找到了那个超车的时间点。可是这样的证明虽然数学严谨,但是模型里的水其实并不是真正意义上的水。现实中水的热交换和凝结过程实际上我们并不真的完全了解。
总之就是,确实存在热水比冷水先结冰的现象,而且广泛存在。但是为什么会发生这样的事情,物理学里面还没有广泛认可且符合实际的理论支持。
如果大家觉得这个现象震惊到你的话,不如给个追随鼓励一下?感恩
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