物理學中最古老的奧秘之一，為何溫水比冷水更快結冰？

儘管聽起來像是物理學中最嚴重的矛盾，在某些情況下，熱水似乎比冷水凍結得更快。這種現象的研究可以追溯到亞里士多德，經過幾個世紀對這種現象的研究，但沒有人能夠解釋其中的原因。

現在物理學家指出氫鍵的奇怪性質，可以作為物理學中這個最古老奧秘的解決方案，但所謂的「姆潘巴現象」根本不存在。

自從亞里士多德第一次注意到「姆潘巴現象」，已經超過2000了多年，而這種現象一直混淆了物理學家。熱水冷凍比冷水冷凍更快的可能性理論，最終在20世紀60年代得到了廣泛的接受。

姆潘巴和他的同學經常煮牛奶和與糖混合製作冰淇淋，將它冷卻後放入冰箱。有一天，他沒有等製作冰淇淋的混合物冷卻，就把煮沸的混合物放入了冰箱中。令人驚訝的是，他的冰淇淋結冰速度比他的同學的更快。之後，姆潘巴與物理教授合作，發表了一篇描述這種現象的論文。

但是「姆潘巴現象」有一個大問題。雖然它或多或少被接受為事實，但物理學家不能就其工作原理達成一致意見，熱水如何能夠比冷水更快地達到冰點？

早在2012年，英國皇家化學學會舉辦了一場比賽，希望科學家夢能夠解釋這一現象，儘管收到來自世界各地的22000篇文章，沒有任何的解釋有足夠說服力吸引廣泛的共識。

最常提出的假設是，熱水蒸發更快，傢具質量損失，因此需要減少熱量以便凍結， 然而，科學家還展示了密閉容器的「姆潘巴現象」，但在其中不會發生蒸發。

另一個理論推測是，水在冷卻時會產生對流趨勢和溫度梯度。快速冷卻的熱水具有更大的溫差，並從表面更快地失去熱量，而均勻冷卻的水只具有較小的溫差，並且具有更少的對流趨勢來加速該過程。但這個想法還沒有完全驗證。

所以經過幾個世紀的實驗，我們仍在尋找答案。

現在，來自達拉斯南方衛理公會大學和中國南京大學的研究人員認為他們可能有一個解決方案，在水分子中氫和氧原子之間形成的鍵的奇怪性質，是解釋難以捉摸的「姆潘巴現象」的關鍵。

水分子簇的模擬顯示給定水分子中的氫鍵（H-鍵）的強度取決於相鄰水分子的排列。

當水被加熱時，較弱的鍵斷裂，分子基團形成了碎片，可以重新排列以形成冰的晶體結構，作為冷凍過程的起點。而對於冷水要以這種方式重新排列，首先必須破壞弱氫鍵。

換句話說，我們發現溫水中的強氫鍵比冷水中的高，而較弱的氫鍵在溫度升高時會破裂。

這個分析引導提出「姆潘巴現象」的分子解釋。在溫水中，主要具有靜電貢獻的較弱的氫鍵被破壞，存在具有較強氫鍵的排列的小型水分子團簇，加速成核過程，導致固體冰的形成。因此，熱水比冷水更快地凍結，冷水中從隨機排列的水簇的轉化花費更多的時間和能量。

但正如在此之前的所有解釋一樣，我們需要看到更多的證據，然後我們才能確定這個或者多個因素的組合在「姆潘巴現象」中真正發揮作用。

那麼實際上發生了什麼？我們必須等待，看看哪些結論與進一步的研究有關，但有一點是肯定的，這麼多年以來，「水」一直是會讓我們驚訝的東西。