文·圖/魔力科學(xué)小實(shí)驗(yàn)

想象一下，把一杯熱水和一杯冷水同時(shí)放進(jìn)冰箱里，哪杯水先結(jié)冰？

大家可能會(huì)覺(jué)得這是一個(gè)不值得探討的問(wèn)題，按照日常的生活經(jīng)驗(yàn)，肯定是冷水先結(jié)冰。因?yàn)闊崴枰冉禍爻衫渌俳?jīng)歷和冷水一樣的降溫過(guò)程，直至結(jié)冰。

然而，就這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)界卻爭(zhēng)論了數(shù)十年。

爭(zhēng)論的緣起是這樣的：

一名叫埃拉斯托·姆佩巴的初中學(xué)生在與同學(xué)們一起制作冰激凌時(shí)發(fā)現(xiàn)，他自己用熱牛奶制作的冰激凌比他同學(xué)用冷牛奶制作的冰激凌結(jié)冰的速度更快。他一直對(duì)此懷有強(qiáng)烈的興趣。一天，任教于達(dá)累斯薩拉姆大學(xué)的物理學(xué)教授丹尼斯·奧斯博恩博士應(yīng)邀來(lái)學(xué)校做演講。姆佩巴抓住這次機(jī)會(huì)，就這個(gè)問(wèn)題，向奧斯博恩博士請(qǐng)教。奧斯博恩博士回到實(shí)驗(yàn)室后，成功地做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，但也搞不明白具體原因。1969年，姆佩巴和奧斯博恩博士共同發(fā)表了關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象的論文，論文被廣為流傳，成為全世界科學(xué)愛(ài)好者們共同的謎題，而這一現(xiàn)象也被命名為“姆佩巴效應(yīng)”。

但是，對(duì)這種現(xiàn)象的質(zhì)疑聲從未停止過(guò)。

不僅很多學(xué)術(shù)論文表示無(wú)法觀察到姆佩巴效應(yīng)，《二十世紀(jì)十大科學(xué)騙局》一文甚至認(rèn)為姆佩巴效應(yīng)只是愚人節(jié)的產(chǎn)物而已。

本著實(shí)事求是的精神，筆者開(kāi)展了本次實(shí)驗(yàn)。你們猜，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)熱水先結(jié)冰的現(xiàn)象？背后的原因到底是什么？不妨一起看看實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)步驟

1.往塑料杯里倒入溫度為24.9℃的涼水。

2.往另一個(gè)塑料杯里倒入溫度為43.6℃的等量熱水。

3.將這兩杯水同時(shí)放入冰箱的冷凍室。

4.等待85分鐘，將它們?nèi)〕?，觀察它們的結(jié)冰情況。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原理

通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)：裝著熱水的那個(gè)杯子里漂浮著薄冰，而裝著冷水的杯子里卻幾乎看不見(jiàn)冰。

知識(shí)拓展

事實(shí)上，姆佩巴并不是發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象的第一人。早在公元前4世紀(jì)，亞里士多德就觀察到了這個(gè)現(xiàn)象：“之前被加熱的水的凍結(jié)速度更快。因此，在希望快速冷卻水的時(shí)候，很多人會(huì)首先將它放在陽(yáng)光下加熱?！?/p>

科學(xué)家們一直希望找出這個(gè)與直覺(jué)不符的現(xiàn)象背后的確切原因。2012年，英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)提供了一筆1 000英鎊的懸賞，希望借此激發(fā)青年人對(duì)科學(xué)的愛(ài)好和追求。在這一過(guò)程中，他們收到了近22 000份解答。最后，克羅地亞薩格勒布大學(xué)一位名叫尼古拉·布雷高維克的化學(xué)助理研究員獲得“最佳解答”獎(jiǎng)和這筆獎(jiǎng)金。他的解答是，熱水中的對(duì)流更快，從而導(dǎo)致其冷卻速度比冷水更快。

不過(guò)，迄今為止，對(duì)這個(gè)現(xiàn)象的確切成因，科學(xué)界尚未達(dá)成共識(shí)。