姆潘巴现象
更新日期：2024.05.09
一、姆佩巴效应
人们通常都会认为，一杯冷水和一杯热水同时放入冰箱时，冷水结冰快。事实并非如此。1963年的一天，在地处非洲热带的坦桑尼亚一所中学里，一群学生想做一点冰冻食品降温。一个名叫埃拉斯托·姆佩巴的学生在热牛奶里加了糖后，准备放进冰箱里做冰淇淋。他想，如果等热牛奶凉后放入冰箱，那么别的同学将会把冰箱占满，于是就将热牛奶放进了冰箱。过了不久，他打开冰箱一看，令人惊奇的是，自己的那杯冰淇淋已经变成了一杯可口的冰淇淋，而其他同学用冷水做的冰淇淋还没有结冰。他的这一发现并没有引起老师和同学们的注意，相反在为他们的笑料。姆佩巴把这特殊现象告诉了达累萨拉姆大学的物理学教授奥斯博尔内博士。奥斯博尔内听了姆佩巴的叙述后也感到有点惊奇，但他相信姆佩巴讲的一定是事实。尊重科学的奥斯博尔内又进行了实验，其结果也姆佩巴的叙述完全相符。这就确切地肯定了在低温环境中，热水比冷水结冰快。此后，世界上许多科学杂志载文介绍了这种自然现象，还将这种现象命名为姆佩巴效应（Mpemba Effect）。
二、姆佩巴效应的历史
热水比冷水更快结冰的事实已被知道了很多个世纪。最早提到并记载此一现象的数据，可追溯到公元前300年的亚里斯多德，他写道：
先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。因此当人们想去冷却热水，他们会先放它在太阳下...
但在 20 世纪前，此现象只被视为民间传说。直到1969年，才由Mpemba再次在科学界提出。自此之后，很多实验证实了 Mpemba 效应的存在，但没有一个唯一的解释。
大约在1461年，物理学家 Giovanni Marliani 在一个关于物体怎样冷却的辩论上，说他已经证实了热水比冷水更快结冰。他说他用了四盎司沸水，和四盎司未加热过的水，分别放在两个小容器内，置于一个寒冷冬天的屋外，发现沸水首先结冰。但他没能力解释此一现象。
到了十七世纪初，此现象似乎成为一种常识。1620年培根写道水轻微加热后，比冷水更容易结冰。不久之后，笛卡儿说经验显示，放在火上一段时间的水，比其它水更快地结冰。
直至1969年，那已是Marliani实验500年之后，坦桑尼亚中学的一个命叫Mpemba的中学生再发现此现象的故事，被刊登在《新科家》（New Scientist）杂志。这个故事告诉科学家和老师们，不要忽视非科学家的观察，和不要过早下判断。
1963年，Mpemba 正在学校造雪糕，他混合沸腾的牛奶和糖。本来，他应该先等牛奶冷却，之后再放入冰箱。但由于冰箱空间不足，他不等牛奶冷却，就直接放入去。结果令他很惊讶，他发现他的热牛奶竟然比其同学的更早凝固成冰。他问他的物理老师为什么，但老师说，他一定是和其它同学的雪糕混淆了，因为他的观察是不可能的。
当时Mpemba 相信他老师的说法。但那一年后期，他遇见他的一个朋友，他那朋友在 Tanga 镇制造和售卖雪糕。他告诉Mpemba，当他制造雪糕时，他会放那些热液体入冰箱，令他们更快结冰。Mpemba发觉，在Tanga镇的其它雪糕销售者也有相同的实践经验。
后来，Mpemba学到牛顿冷却定律，它描述热的物体怎样变冷（在某些简化了的假设下）。Mpemba 问他的老师为什么热牛奶比冷牛奶先结冰。这位老师同样回答是一定Mpemba混淆了。当Mpemba继续争辩时，这位老师说：所有我能够说的是，这是你Mpemba的物理，而不是普遍的物理。从那以后，这位老师和其它同学就用那是Mpemba的数学或那是Mpemba的物理来批评他的错误。但后来，当Mpemba在学校的生物实验室，尝试用热水和冷水做实验时，他再一次发现：热水首先结冰。
更早时，有一位物理教授Osborne博士访问Mpemba的那间中学。Mpemba问他这个问题。Osborne博士说他想不到任何解释，但他迟些会尝试做这个实验。当他回到他的实验室，便叫一个年轻的技术员去测试Mpemba的实验。这位技术员之后报告说，是热水首先结冰，又说：但我们将会继续重复这个实验，直至得出正确的结果。然而，实验报告给出同样的结果。在1969年，Mpemba和Osborne报导他们的结果。
同一年，科学上很常见的巧合之一，Kell博士独立地写了一篇文章，是关于热水比冷水先结冰的。Kell 显示，如果假设了水最初是透过蒸发冷却，和维持均匀的温度，这样，热水就会失去足的质量而首先结冰。Kell因此表明这种现象是真的（当时，这现象在加拿大城市是一个传闻。），而且能够用蒸发来解释。然而，他不知道Osborne的实验。Osborne测量那失去的质量，发现蒸发不足以解释此现象。后来的实验采用密封的容器，排除了蒸发的影响，仍然发现热水首先结冰。
三、对姆佩巴效应的各种解释
什么是Mpemba效应？有两个形状一样的杯，装着相同体积的水，唯一的分别是水的温度。现在将两杯水在相同的环境下冷却。在某些条件下，初温较高的水会先结冰，但并不是在任何情况下，都会这样。例如，99.9℃的热水和0.01℃的冷水，这样，冷水会先结冰。Mpemba效应并不是在任何的初始温度、容器形状、和冷却条件下，都可看到。
一般人会认为这似乎是不可能的，还有人会试图去证明它不可能。这种证明通常是这样的：30℃的水降温至结冰要花10分钟，70℃的水必须先花一段时间，降至30℃，然后再花 10分钟降温至结冰。由于冷水必须做过的事，热水也必须做，所以热水结冰慢。这种证明有错吗？
这种证明错在，它暗中假设了水的结冰只受平均温度影响。但事实上，除了平均温度，其它因素也很重要。一杯初始温度均匀，70℃的水，冷却到平均温度为30℃的水，水已发生了改变，不同于那杯初始温度均匀，30℃的水。前者有较少质量，溶解气体和对流，造成温度分布不均。这些因素会改变冰箱内，容器周围的环境。下面会分别考虑这四个因素。
1. 蒸发——在热水冷却到冷水的初温的过程中，热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少，令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰，但冰量较少。如果我们假设水只透过蒸发去失热，理论计算能显示蒸发能解释Mpemba效应。 这个解释是可信的和很直觉的，蒸发的确是很重要的一个因素。然而，这不是唯一的机制。蒸发不能解释在一个封闭容器内做的实验，在封闭的容器，没有水蒸气能离开。很多科学家声称，单是蒸发，不足以解释他们所做的实验。
2. 溶解气体——热水比冷水能够留住较少溶解气体，随着沸腾，大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流（因而较易冷却），或减少单位质量的水结冰所需的热量，或者改变沸点。有一些实验支持这种解释，但没有理论计算的支持。
3. 对流——由于冷却，水会形成对流，和不均匀的温度分布。温度上升，水的密度就会下降，所以水的表面比水底部热—叫热顶。如果水主要透过表面失热，那么，热顶的水失热会比温度均匀的快。当热水冷却到冷水的初温时，它会有一热顶，因此与平均温度相同，但温度均匀的水相比，它的冷却速率会较快。虽然在实验中，能看到热顶和相关的对流，但对流能否解释Mpemba效应，仍是未知。
4. 周围的事物——两杯水的最后的一个分别，与它们自己无关，而与它们周围的环境有关。初温较高的水可能会以复杂的方式，改变它周围的环境，从而影响到冷却过程。例如，如果这杯水是放在一层霜上面，霜的导热性能很差。热水可能会熔化这层霜，从而为自己创立了一个较好的冷却系统。明显地，这样的解释不够一般性，很多实验都不会将容器放在霜层上。
最后，过冷在此效应上，可能是重要的。过冷现象是水在低于0℃时才结冰的现象。有一个实验发现，热水比冷水较少会过冷。这意味着热水会先结冰，因为它在较高的温度下结冰。但这也不能完成解释Mpemba效应，因为我们仍需解释为什么热水较少会过冷。
在很多情况下，热水较冷水先结冰，但并不是在所有实验中都能观察到这种现象。而且，尽管有很多解释，但仍没有一种完美的解释。所以，姆佩巴效应仍然是一个谜。
但是已证明这是错的了！！！
在许多版本的《十万个为什么》里都会提到同一个带有传奇色彩的故事：1963年，坦桑尼亚的一位初三学生在制作冰淇淋时意外发现，热牛奶比冷牛奶先结冰。这个奇怪的现象后来以这位学生的名字命名“姆潘巴”。42年后，3位上海的女中学生在老师指导下向同龄人姆潘巴发起了挑战。
一拍即合 师生课题组诞生
叶莎莎、庾顺禧和董佳雯都是从《十万个为什么》中第一次认识姆潘巴的，当时她们还在读小学。“感觉姆潘巴现象很难解释，但却从来没有怀疑过。因为小时候总认为书上写的都不会错。”这位曾获得过世界工程师大会未来工程师论坛第二名、来自向明中学高三的叶莎莎笑着回忆起了童年。
向明中学高二年级的庾顺禧同样也是多年的科创高手，在去年的上海市第五届中学生科学课题研究评比中，她个人有3件作品获奖。其中的多种脚控式自翻乐谱架和便携式家用电器安全电压检测器都受到了广泛好评。去年参加比赛的过程中，小庾无意间看到了其他同学做的姆潘巴研究，“当时很受启发，也很感兴趣，心里就有些蠢蠢欲动了。”
高二女生董佳雯目前就读于上海中学。她从小就是个生活中的有心人。看奥运会击剑比赛，见到中国选手多次受到裁判的不公正待遇，不平之余，她想到去改进击剑裁判的积分系统；数码照相机因误操作丢失了不少珍贵照片，顿足之后，她想为数码照相机设计一个“回收站”，便于“亡羊补牢”。
向明中学的科技指导老师黄曾新对姆潘巴现象关注已久，在一次课外课题研究过程中，他与学生聊起了姆潘巴，当时就引起了叶莎莎、庾顺禧和董佳雯的强烈兴趣。为了解决同一个世界性难题，4位师生“一拍即合”，课题组在去年11月初宣告诞生。
双管齐下 设备资料均备齐
“兵马未动，粮草先行”，3位女生通过查阅网上资料，选择了课题实验用的一些必需设备。向明中学领导得知这个课题后给予了全力支持，价值不菲的12点自动温度记录仪、带有温度显示的无霜电冰箱、温度传感器和电子天平秤等设备都在第一时间全部到位，学校为此共耗资6000余元。
通过互联网，她们查阅了大量的资料，没有发现权威的解释。尤其令人不解的是，几乎每年都有人撰写论文研究姆潘巴现象，但没有人进行定量分析，都缺乏令人信服的科学实验数据，也没有强有力的理论依据。随后，3位同学分头尝试用家用冰箱做实验，结果令人兴奋：热水和冷水几乎同时结冰??没有出现姆潘巴现象。初次实验的结果使她们产生深入研究姆潘巴现象的欲望。
设备和资料的准备工作双管齐下后，终于万事俱备、只等“开工”了。
三色“神”杯 制作实验全靠它
“三色杯”，一种普通的冰淇淋。炎夏的消暑良方在寒冬里找到了用武之地，发挥出了“一杯三用”的“神”效。
第一用，做实验容器。走进工作室，好几只空的“三色杯”零乱地散落在桌子上，显眼的同时还散发出淡淡的奶香。“这几个月里每天都和‘三色杯’打交道，估计以后再也吃不下了。”叶莎莎说。除了体积略显庞大的“三色杯”外，小一号的冰淇淋杯子也很受欢迎。
第二用，做液体原料。因为姆潘巴是在做冰淇淋的时候发现问题的。为了充分接近当时的操作条件，用冰淇淋来做实验理所当然。但谁也没做过冰淇淋，需要哪些原材料呢？最简单的办法就是买来现成的冰淇淋，等它融化之后就能循环利用了。价钱实惠的“三色杯”便“脱颖而出”。
第三用，突破瓶颈。课题在进行到一半时遭遇瓶颈。虽然实验表明是否加糖和加糖后是否搅拌都会对液体冰点产生影响，从而改变其结冰速度。但糖对液体结冰的干扰程度还不够明显，直到“淀粉”这个重要变量的出现。发现淀粉也多亏了“三色杯”。由于同样温度同样重量的冰淇淋总比纯牛奶先结冰，这就引发了3位同学的思考。偶然的机会，她们在“三色杯”的配料说明中看到了“淀粉”，试了以后茅塞顿开：原来正是淀粉的存在大大加快了液体结冰的速度。
四人攻关 探寻为何先结冰
3位同学的大半个寒假都是在实验室与黄曾新老师共同度过的。超过100次的实验最终换来的是上万个宝贵的数据。开学前，实验阶段结束，课题组迎来更为枯燥的数据分析阶段。
虽然有先进的自动化仪器相助，但万千数据的整理、分析和总结还是颇为麻烦。暂且不论课题组精心绘制11张分析示意图花费了多少时间，只需节选论文的“数据记录分析”部分，其繁琐程度就可见一斑：冷、热纯牛奶对比；冷、热含糖牛奶对比；冷、热无糖、无淀粉牛奶对比；冷、热含糖、含淀粉牛奶对比；冷、热纯水对比；冷、热糖水对比；冷、热盐水对比；冷的纯水与纯牛奶对比；有糖冷、热淀粉与无糖冷、热淀粉对比……
严密的分析之后，结论水到渠成：同质同量同外部温度环境的情况下，姆潘巴现象不会出现，不可能热的液体先结冰。
此外，课题组还分析了姆潘巴现象之所以产生的3种可能情况：
冰箱温度并不均匀，如果姆潘巴将其冰盒正巧放在冷却管附近，甚至与冷却管相接触，完全有可能热牛奶比冷牛奶先结冰；
如果姆潘巴不喜欢吃甜，在冰淇淋中少放了糖，或者因为匆忙没来得及搅拌、糖粒沉在盒底形成固体，实验证明可先结冰；
姆潘巴自制的冰淇淋中不仅牛奶加糖，还加入了淀粉类物质，在其少放糖、少放牛奶时会先结冰。
共同愿望 想与姆潘巴联系
“希望我们这个课题研究结束后，姆潘巴现象可以不用再讨论了。”57岁的黄曾新老师豪言万丈。如果课题组的结论能得到专家的认可，那就意味着围绕姆潘巴现象长达42年的争论即告停止，这无疑是对黄老师和他3位得意门生的最好回报。
上海市第20届青少年科技创新大赛即将在本月拉开帷幕，凭借这个研究成果在比赛中力拔头筹是黄老师近期的另一个心愿。“我们的目标是要代表上海参加全国比赛，并且能进一步走向世界。目前看来很有希望。”黄老师的信心并非空穴来风，据他介绍，近几年有3篇关于姆潘巴现象的论文获得了上海乃至全国的大奖。“与获得上届全国科创大赛一等奖的文章相比，无论从研究方法、实验数据、最终结论等任何一个方面，我们的论文都要领先一步。”
“参加比赛当然想赢，那也是对自己实力的证明。就算成绩不够理想，我也没有遗憾。因为通过课题的研究，我在动手能力、思维水平、团队精神等多方面都有所提高，这些对我们今后迈向社会都是很有帮助的。”
3位同学还表达了一个共同的心愿：“如果有机会，想和姆潘巴本人取得联系，我们来共同做一次实验。”
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姆潘巴现象的由来
1963年，坦桑尼亚的马干巴中学三年级的学生姆潘巴经常与同学们一起做冰淇淋吃。他们总是先把生牛奶煮沸，加入糖，等冷却后倒入冰格中放进冰箱冷冻。有一天，当姆潘巴做冰淇淋时，冰箱冷冻室内放冰格的空位已经所剩无几，一位同学为了抢在他前面，竟把生牛奶放入糖后立即放在冰格中送进了冰箱。姆潘巴只得急急忙忙把牛奶煮沸，放入糖，等不及冷却，立即把滚烫的牛奶倒入冰格送入冰箱。一个半小时后，姆潘巴发现热牛奶已经结成冰，而冷牛奶还是很稠的液体。
他去请教物理老师，为什么热牛奶反而比冷牛奶先冻结？老师的回答是：“你一定弄错了，这不可能。”后来，姆潘巴进高中后又向物理老师请教，得到的回答仍是：“你肯定错了。”当他继续与老师辩论时，老师讥讽他：“这是姆潘巴的物理问题。”一个极好的机会终于来到了，达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯玻恩博士访问该校，姆潘巴鼓足勇气向他提出问题：如果取两个相似的容器，放入等容积的水，一个处于35℃，另一个处于100℃，把放进冰箱，100℃的水却先结冰，为什么？奥斯玻恩博士的回答是：“我不知道，不过我保证在我回到达累斯萨拉姆之后亲自做这个实验。”结果，博士的实验和姆潘巴说的一样。
疑点：也许姆潘巴本人因为自己口味跟别人不一，在牛奶中加了糖或淀粉，产生了该现象。但是，博士的实验也凭自己口味吗？他的两杯牛奶也不一样吗？我想不会。
这一研究，只是证明了不同牛奶的结果，逃避了相同牛奶的实事。
结论：
冷却主要取决于液体表面；
冷却速率决定于液体表面的温度而不是它整体的平均温度；
液体内部的对流使液面温度维持得比体内温度高（假定温度高于4℃）；
即使两杯液体冷却到相同的平均温度，原来热的系统其热量仍要比原来冷的系统损失得多；
液体在冻结之前必然经过一系列的过渡温度，所以用单一的温度来描述系统的状态显然是不够的，还要取决于初始条件的温度梯度。
奥斯玻恩博士虽然没有最终解决姆潘巴的物理问题，但面对科学和事实，他给了小姆潘巴和我们一份科学求实的答卷。
4. 问题远比想象的要复杂
后来许多人也在这方面做了大量的实验和研究，人们发现，这个看来似乎简单的问题实际上要比我们的设想复杂得多，它不但涉及到物理上的原因，而且还涉及到作为结晶中心的微生物的作用，是一个地地道道的“多变量问题”。
(1). 物理原因
从物理方面来说，致冷有四种并存的机制：辐射、传导、汽化、对流。通过实验观察并对结果进行比较，发现引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合效果。如果把热水和冷水结冰的过程叙述出来并分析其原因就更能说明问题了：
盛有初温4℃冷水的杯，结冰要很长时间，因为水和玻璃都是热传导不良的材料，液体内部的热量很难依靠传导而有效地传递到表面。杯子里的水由于温度下降，体积膨胀，密度变小，集结在表面。所以水在表面处最先结冰，其次是向底部和四周延伸，进而形成了一个密闭的“冰壳”。这时，内层的水与外界的空气隔绝，只能依靠传导和辐射来散热，所以冷却的速率很小，阻止或延缓了内层水温继续下降的正常进行。另外由于水结冰时体积要膨胀，已经形成的“冰壳”也对进一步结冰起着某种约束或抑制作用。
盛有初温100℃热水的杯，冷冻的时间相对来说要少得多，看到的现象是表面的冰层总不能连成冰盖，看不到“冰壳”形成的现象，只是沿冰水的界面向液体内生长出针状的冰晶（在初温低于12℃时，看不到这种现象）。随着时间的流逝，冰晶由细变粗，这是因为初温高的热水，上层水冷却后密度变大向下流动，形成了液体内部的对流，使水分子围绕着各自的“结晶中心”结成冰。初温越高，这种对流越剧烈，能量的损耗也越大，正是这种对流，使上层的水不易结成冰盖。由于热传递和相变潜热，在单位时间内的内能损耗较大，冷却速率较大。当水面温度降到0℃以下并有足够的低温时，水面就开始出现冰晶。初温较高的水，生长冰晶的速度较大，这是由于冰盖未形成和对流剧烈的缘故，最后可以观察到冰盖还是形成了，冷却速率变小了一些，但由于水内部冰晶已经生长而且粗大，具有较大的表面能，冰晶的生长速率与单位表面能成正比，所以生长速度仍然要比初温低的水快得多。
(2). 生物原因
同雨滴的形成需要“凝结核”一样，水要结成冰，需要水中有许许多多的“结晶中心”。生物实验发现，水中的微生物往往是结晶中心。某些微生物在热水（水温在100℃以下一点）中繁殖比冷水中快，这样一来，热水中的“结晶中心”就要比冷水中的“结晶中心”多得多，加速了热水结冰的协同作用：
围绕“结晶中心”生长出子晶，子晶是外延结晶的晶核。对流又使各种取向的分子流过子晶，依靠晶体表面的分子力，抓住合适取向的水分子，外延生长出分子作有序排列的许多晶粒，悬浮在水中。结晶释放的能量则通过对流放出，而各相邻的冰粒又连结成冰，直到水全部冻结为止。
以上是科学家对观察到的现象进行综合分析所得出的一些结论和提出的一些解释。但要真正解开“姆潘巴问题”的谜，对其做出全面定量而令人满意的结论，还有待于进一步的探索。现在有的学者提出用高锰酸钾作液体示踪剂，用双层通电玻璃观察窗来进一步观察，有兴趣的读者不妨一试，或许揭开这个历时二十多年奥秘的人将是你。
一个物理学大师对三名高中女生破解姆潘巴现象的理解
7月上旬CCTV-10《走进科学》栏目播出了一期“破解姆潘巴”的节目，节目中讲述了一位上海某学校的老师和三位同学设计并做了大量实验否定了历史上著名的姆潘巴现象的客观存在性。
那么为什么同一个实验过程国内、国外却得出了两个完全相反的结论呢？比较一下两个实验过程我们不难发现，虽然那位老师和三位同学采用最先进的多点自动测温记录仪并对测试的多种不同液体、多因素分析对比、量化，从他们的实验现象上看好像无懈可击、没有任何漏洞，但是熟悉姆潘巴实验过程的人就会发现国内、国外二者的实验过程当中存在着本质上的区别，及上海那位老师和三位同学所做的实验名义上是在重复姆潘巴实验现象，其实其实验过程根本不是姆潘巴原来或者原意上的实验，相比较姆潘巴原来或者原意上的实验国内上海的那位老师和三位同学所做的实验中却存在着一个非常重大的失误和错误！及实验设计思路和原理当中缺少、遗漏了最最重要的一个必不可缺少的环节和条件！！！
是一个什么样的条件和环节竟然因为它的存在与否竟然可以得到完全相反的两个结果和结论呢？下面我们得朔溯本追源看看姆潘巴现象最原始的纪录和记载。
查阅科学史资料可以清晰可见，历史上所谓的姆潘巴现象并不是起始于姆潘巴本人，最早可能是起始于亚里斯多德。书中是这样记载：“先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。”这句话的原意本来是指曾经被加热过但是后来又被自然或者人为冷却后的“水”（生活中我们一般称之为“凉开水”或者“熟水”）较之没有被加热过的“水”（我们一般称之为“鲜凉水”或者“生水”）在时间上更易快捷的结冰上冻及早结冰，由于表述上的不清楚和人们理解上的差异，有人把亚里斯多德书中记载的“先前被加热过的水”理解成高于一般常温的热水（如70-80度的准开水），这样一来就彻底的违背了亚里斯多德和姆潘巴本人的实验意图，所以也就根本不可能出现所谓的姆潘巴现象。上海那位老师和三位同学所做的实验就属于误解了“姆潘巴实验”中的热水的含义，错将准开水液体（70-80度）和凉水液体做比较，所以也就得出了相反的结论，也就不足为怪了。
知道了此“加热过的热水”不是彼70-80度的准开水这个概念上的本质区别，那么如果我们在其它相同条件及同质、同量同温下，而唯一区别的就是一个是从未被加热过（最好就是刚从地下抽上来的鲜凉水及生水）、一个是曾经被加热过（此水可烧开也可不烧开，最好在此之前刚刚被加热过又被自然或者人为的冷却过的凉开水）共同、同时冷却，这时所谓的姆潘巴现象就自然而然的出现了。
上海的那位老师和那几位同学虽然实验设计的非常周密和详尽，但是单单却忽略了这个本质性的核心问题，所以也就造成了一个相反的、错误性的结论及姆潘巴现象不存在！！！！
姆潘巴现象是存在的！！！上海那位老师和三位同学之所以实验失败是错误的理解了姆潘巴实验的设计思路和实验原理，故此也就得出了姆潘巴现象不存在的错误结论。
坦桑尼亚中学生姆潘巴在1963年偶然发现，热牛奶倒入冰格一个半小时后会冻结，而先放入的冷牛奶还是很稠的液体，没有冻结。后经达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯波恩博士实验证明，姆潘巴发现的现象属实。四十多年来，许多论文与实验试图阐明这个现象背后的原理，但由于缺乏科学实验数据以及定量分析，至今没有定论。
去年11月起，在向明中学科技名师黄曾新的指导下，上海市3名女中学生——向明中学的庾顺禧、叶莎莎和上海中学的董佳雯，开始研究姆潘巴现象。4个月来，她们利用糖、清水、牛奶、淀粉、冰淇淋等多种材料，采用先进的多点自动测温记录仪，在记录了上万个数据后进行多因素分析，最后得出结论：在同质同量同外部温度环境的情况下，热液体比冷液体先结冰是不可能的，并提出了引起误解的三种可能。她们认为，只有当冰箱有温差、牛奶含糖量不同或糖没有溶解、含有较多淀粉等非液体成分时，姆潘巴现象才有可能发生。
我这样人为,热的牛奶与环境稳差大,热量转移速度快,在快速降温过程中先形成凝核,真是这个原因导致它先结冰.而稳差小的热传递慢,传递动力小.
18662828104 :斯贝斯姆潘巴现象(Mpemba effect),又名姆佩姆巴效应,指在同等体积、同等...
丰钞咬697 :答：这个现象（指姆潘巴失错的）符合现有的物理和逻辑推理。并且可以用大学的学科知识进行演算。这个现象是想当然的推出来的因为温差越大热量传递速度越快，降温速度越快。当然在加了溶质之后可能会比温度低的纯水早降到零度但会晚...
18662828104 :姆潘巴现象的证明
丰钞咬697 :答：由于在常压下纯净的热水与冷水冰点相同,所以要证明姆潘巴现象就必须证明热水的降温速度快于冷水。根据物理基础理论:热水的蒸发强度大于冷水而密度小于冷水。如果取两只相同的非密封容器,放入同质同量的水,一个为热水,另一个为冷水,把它们...
18662828104 :姆潘巴现象被推翻了吗?
丰钞咬697 :答：姆潘巴现象没有被完全推翻**。虽然学术界对这种现象存在不同观点，但是仍有一些实验和研究支持姆潘巴现象的存在。特别是，上海市3名女中学生——向明中学的庾顺禧、叶莎莎和上海中学的董佳雯，在科技名师黄曾新的指导下，采用...
18662828104 :世界难题--姆潘巴现象
丰钞咬697 :答：姆潘巴现象(Mpemba effect),又名姆佩姆巴效应,指在同等体积、同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象。 亚里士多德、培根和笛卡尔均曾以不同的方式描述过该现象,但是均未能引起广泛的注意。1963年,坦桑尼亚...
18662828104 :姆潘巴现象是真是假?
丰钞咬697 :答：但是去年11月起，在向明中学科技名师黄曾新的指导下，上海市3名女中学生——向明中学的庾顺禧、叶莎莎和上海中学的董佳雯，开始研究姆潘巴现象。4个月来，她们利用糖、清水、牛奶、淀粉、冰淇淋等多种材料，采用先进的多点...
18662828104 :“姆潘巴效应”到底存不存在
丰钞咬697 :答：问题描述:“姆潘巴效应”是被人们承认了40年的定理，最近又有不同的观点提出，央视也为此作了一期节目，但“姆潘巴效应”到底存不存在呢？解析:查阅科学史资料可以清晰可见，历史上所谓的姆潘巴现象并不是起始于姆潘巴本人，...
18662828104 :通过字体的演变我们得出的结论是什么?
丰钞咬697 :答：汉字经过了6000多年的变化，其演变过程是：甲骨文、金文、大篆、小篆、隶书、草书、楷书、行书，汉字的演变过程，可以简略归纳为五个阶段：声、形、象、数、理。汉字在由繁向简演变，也在便于人们日常的书写和使用 ...
18662828104 :为什么热水比凉水结冰要快?
丰钞咬697 :答：引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合结果。从生物作用方面来看，水要结成冰，水中需要许多结晶的中心，生物实验发现，水中的微生物往往是“结晶中心”。而某些微生物在热水(水温在100℃以下一点...
18662828104 :纸的发明哪个自然段是围绕一个意思来写的?
丰钞咬697 :答：纸的发明第一自然段是围绕着第一句话来写的。蔡伦发明的造纸术付出了很大的努力，极大地促进了人类社会的进步和文化的发展，影响了全世界。通过学习这篇课文，我们了解了造纸术的发明，造纸术是中国古达四大发明之一，我们要...
18662828104 :热水和冷水哪个更容易结冰
丰钞咬697 :答：在相同条件下热水比冷水更容易结冰。亚里士多德：“先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。”同时姆潘巴现象：根据在同等质量和同等冷却环境下，温度略高的液体在其与该冷却环境直接接触的分子将比温度略低的温度下降的快，...
人们通常都会认为，一杯冷水和一杯热水同时放入冰箱时，冷水结冰快。事实并非如此。1963年的一天，在地处非洲热带的坦桑尼亚一所中学里，一群学生想做一点冰冻食品降温。一个名叫埃拉斯托·姆佩巴的学生在热牛奶里加了糖后，准备放进冰箱里做冰淇淋。他想，如果等热牛奶凉后放入冰箱，那么别的同学将会把冰箱占满，于是就将热牛奶放进了冰箱。过了不久，他打开冰箱一看，令人惊奇的是，自己的那杯冰淇淋已经变成了一杯可口的冰淇淋，而其他同学用冷水做的冰淇淋还没有结冰。他的这一发现并没有引起老师和同学们的注意，相反在为他们的笑料。姆佩巴把这特殊现象告诉了达累萨拉姆大学的物理学教授奥斯博尔内博士。奥斯博尔内听了姆佩巴的叙述后也感到有点惊奇，但他相信姆佩巴讲的一定是事实。尊重科学的奥斯博尔内又进行了实验，其结果也姆佩巴的叙述完全相符。这就确切地肯定了在低温环境中，热水比冷水结冰快。此后，世界上许多科学杂志载文介绍了这种自然现象，还将这种现象命名为姆佩巴效应（Mpemba Effect）。
二、姆佩巴效应的历史
热水比冷水更快结冰的事实已被知道了很多个世纪。最早提到并记载此一现象的数据，可追溯到公元前300年的亚里斯多德，他写道：
先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。因此当人们想去冷却热水，他们会先放它在太阳下...
但在 20 世纪前，此现象只被视为民间传说。直到1969年，才由Mpemba再次在科学界提出。自此之后，很多实验证实了 Mpemba 效应的存在，但没有一个唯一的解释。
大约在1461年，物理学家 Giovanni Marliani 在一个关于物体怎样冷却的辩论上，说他已经证实了热水比冷水更快结冰。他说他用了四盎司沸水，和四盎司未加热过的水，分别放在两个小容器内，置于一个寒冷冬天的屋外，发现沸水首先结冰。但他没能力解释此一现象。
到了十七世纪初，此现象似乎成为一种常识。1620年培根写道水轻微加热后，比冷水更容易结冰。不久之后，笛卡儿说经验显示，放在火上一段时间的水，比其它水更快地结冰。
直至1969年，那已是Marliani实验500年之后，坦桑尼亚中学的一个命叫Mpemba的中学生再发现此现象的故事，被刊登在《新科家》（New Scientist）杂志。这个故事告诉科学家和老师们，不要忽视非科学家的观察，和不要过早下判断。
1963年，Mpemba 正在学校造雪糕，他混合沸腾的牛奶和糖。本来，他应该先等牛奶冷却，之后再放入冰箱。但由于冰箱空间不足，他不等牛奶冷却，就直接放入去。结果令他很惊讶，他发现他的热牛奶竟然比其同学的更早凝固成冰。他问他的物理老师为什么，但老师说，他一定是和其它同学的雪糕混淆了，因为他的观察是不可能的。
当时Mpemba 相信他老师的说法。但那一年后期，他遇见他的一个朋友，他那朋友在 Tanga 镇制造和售卖雪糕。他告诉Mpemba，当他制造雪糕时，他会放那些热液体入冰箱，令他们更快结冰。Mpemba发觉，在Tanga镇的其它雪糕销售者也有相同的实践经验。
后来，Mpemba学到牛顿冷却定律，它描述热的物体怎样变冷（在某些简化了的假设下）。Mpemba 问他的老师为什么热牛奶比冷牛奶先结冰。这位老师同样回答是一定Mpemba混淆了。当Mpemba继续争辩时，这位老师说：所有我能够说的是，这是你Mpemba的物理，而不是普遍的物理。从那以后，这位老师和其它同学就用那是Mpemba的数学或那是Mpemba的物理来批评他的错误。但后来，当Mpemba在学校的生物实验室，尝试用热水和冷水做实验时，他再一次发现：热水首先结冰。
更早时，有一位物理教授Osborne博士访问Mpemba的那间中学。Mpemba问他这个问题。Osborne博士说他想不到任何解释，但他迟些会尝试做这个实验。当他回到他的实验室，便叫一个年轻的技术员去测试Mpemba的实验。这位技术员之后报告说，是热水首先结冰，又说：但我们将会继续重复这个实验，直至得出正确的结果。然而，实验报告给出同样的结果。在1969年，Mpemba和Osborne报导他们的结果。
同一年，科学上很常见的巧合之一，Kell博士独立地写了一篇文章，是关于热水比冷水先结冰的。Kell 显示，如果假设了水最初是透过蒸发冷却，和维持均匀的温度，这样，热水就会失去足的质量而首先结冰。Kell因此表明这种现象是真的（当时，这现象在加拿大城市是一个传闻。），而且能够用蒸发来解释。然而，他不知道Osborne的实验。Osborne测量那失去的质量，发现蒸发不足以解释此现象。后来的实验采用密封的容器，排除了蒸发的影响，仍然发现热水首先结冰。
三、对姆佩巴效应的各种解释
什么是Mpemba效应？有两个形状一样的杯，装着相同体积的水，唯一的分别是水的温度。现在将两杯水在相同的环境下冷却。在某些条件下，初温较高的水会先结冰，但并不是在任何情况下，都会这样。例如，99.9℃的热水和0.01℃的冷水，这样，冷水会先结冰。Mpemba效应并不是在任何的初始温度、容器形状、和冷却条件下，都可看到。
一般人会认为这似乎是不可能的，还有人会试图去证明它不可能。这种证明通常是这样的：30℃的水降温至结冰要花10分钟，70℃的水必须先花一段时间，降至30℃，然后再花 10分钟降温至结冰。由于冷水必须做过的事，热水也必须做，所以热水结冰慢。这种证明有错吗？
这种证明错在，它暗中假设了水的结冰只受平均温度影响。但事实上，除了平均温度，其它因素也很重要。一杯初始温度均匀，70℃的水，冷却到平均温度为30℃的水，水已发生了改变，不同于那杯初始温度均匀，30℃的水。前者有较少质量，溶解气体和对流，造成温度分布不均。这些因素会改变冰箱内，容器周围的环境。下面会分别考虑这四个因素。
1. 蒸发——在热水冷却到冷水的初温的过程中，热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少，令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰，但冰量较少。如果我们假设水只透过蒸发去失热，理论计算能显示蒸发能解释Mpemba效应。 这个解释是可信的和很直觉的，蒸发的确是很重要的一个因素。然而，这不是唯一的机制。蒸发不能解释在一个封闭容器内做的实验，在封闭的容器，没有水蒸气能离开。很多科学家声称，单是蒸发，不足以解释他们所做的实验。
2. 溶解气体——热水比冷水能够留住较少溶解气体，随着沸腾，大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流（因而较易冷却），或减少单位质量的水结冰所需的热量，或者改变沸点。有一些实验支持这种解释，但没有理论计算的支持。
3. 对流——由于冷却，水会形成对流，和不均匀的温度分布。温度上升，水的密度就会下降，所以水的表面比水底部热—叫热顶。如果水主要透过表面失热，那么，热顶的水失热会比温度均匀的快。当热水冷却到冷水的初温时，它会有一热顶，因此与平均温度相同，但温度均匀的水相比，它的冷却速率会较快。虽然在实验中，能看到热顶和相关的对流，但对流能否解释Mpemba效应，仍是未知。
4. 周围的事物——两杯水的最后的一个分别，与它们自己无关，而与它们周围的环境有关。初温较高的水可能会以复杂的方式，改变它周围的环境，从而影响到冷却过程。例如，如果这杯水是放在一层霜上面，霜的导热性能很差。热水可能会熔化这层霜，从而为自己创立了一个较好的冷却系统。明显地，这样的解释不够一般性，很多实验都不会将容器放在霜层上。
最后，过冷在此效应上，可能是重要的。过冷现象是水在低于0℃时才结冰的现象。有一个实验发现，热水比冷水较少会过冷。这意味着热水会先结冰，因为它在较高的温度下结冰。但这也不能完成解释Mpemba效应，因为我们仍需解释为什么热水较少会过冷。
在很多情况下，热水较冷水先结冰，但并不是在所有实验中都能观察到这种现象。而且，尽管有很多解释，但仍没有一种完美的解释。所以，姆佩巴效应仍然是一个谜。
但是已证明这是错的了！！！
在许多版本的《十万个为什么》里都会提到同一个带有传奇色彩的故事：1963年，坦桑尼亚的一位初三学生在制作冰淇淋时意外发现，热牛奶比冷牛奶先结冰。这个奇怪的现象后来以这位学生的名字命名“姆潘巴”。42年后，3位上海的女中学生在老师指导下向同龄人姆潘巴发起了挑战。
一拍即合 师生课题组诞生
叶莎莎、庾顺禧和董佳雯都是从《十万个为什么》中第一次认识姆潘巴的，当时她们还在读小学。“感觉姆潘巴现象很难解释，但却从来没有怀疑过。因为小时候总认为书上写的都不会错。”这位曾获得过世界工程师大会未来工程师论坛第二名、来自向明中学高三的叶莎莎笑着回忆起了童年。
向明中学高二年级的庾顺禧同样也是多年的科创高手，在去年的上海市第五届中学生科学课题研究评比中，她个人有3件作品获奖。其中的多种脚控式自翻乐谱架和便携式家用电器安全电压检测器都受到了广泛好评。去年参加比赛的过程中，小庾无意间看到了其他同学做的姆潘巴研究，“当时很受启发，也很感兴趣，心里就有些蠢蠢欲动了。”
高二女生董佳雯目前就读于上海中学。她从小就是个生活中的有心人。看奥运会击剑比赛，见到中国选手多次受到裁判的不公正待遇，不平之余，她想到去改进击剑裁判的积分系统；数码照相机因误操作丢失了不少珍贵照片，顿足之后，她想为数码照相机设计一个“回收站”，便于“亡羊补牢”。
向明中学的科技指导老师黄曾新对姆潘巴现象关注已久，在一次课外课题研究过程中，他与学生聊起了姆潘巴，当时就引起了叶莎莎、庾顺禧和董佳雯的强烈兴趣。为了解决同一个世界性难题，4位师生“一拍即合”，课题组在去年11月初宣告诞生。
双管齐下 设备资料均备齐
“兵马未动，粮草先行”，3位女生通过查阅网上资料，选择了课题实验用的一些必需设备。向明中学领导得知这个课题后给予了全力支持，价值不菲的12点自动温度记录仪、带有温度显示的无霜电冰箱、温度传感器和电子天平秤等设备都在第一时间全部到位，学校为此共耗资6000余元。
通过互联网，她们查阅了大量的资料，没有发现权威的解释。尤其令人不解的是，几乎每年都有人撰写论文研究姆潘巴现象，但没有人进行定量分析，都缺乏令人信服的科学实验数据，也没有强有力的理论依据。随后，3位同学分头尝试用家用冰箱做实验，结果令人兴奋：热水和冷水几乎同时结冰??没有出现姆潘巴现象。初次实验的结果使她们产生深入研究姆潘巴现象的欲望。
设备和资料的准备工作双管齐下后，终于万事俱备、只等“开工”了。
三色“神”杯 制作实验全靠它
“三色杯”，一种普通的冰淇淋。炎夏的消暑良方在寒冬里找到了用武之地，发挥出了“一杯三用”的“神”效。
第一用，做实验容器。走进工作室，好几只空的“三色杯”零乱地散落在桌子上，显眼的同时还散发出淡淡的奶香。“这几个月里每天都和‘三色杯’打交道，估计以后再也吃不下了。”叶莎莎说。除了体积略显庞大的“三色杯”外，小一号的冰淇淋杯子也很受欢迎。
第二用，做液体原料。因为姆潘巴是在做冰淇淋的时候发现问题的。为了充分接近当时的操作条件，用冰淇淋来做实验理所当然。但谁也没做过冰淇淋，需要哪些原材料呢？最简单的办法就是买来现成的冰淇淋，等它融化之后就能循环利用了。价钱实惠的“三色杯”便“脱颖而出”。
第三用，突破瓶颈。课题在进行到一半时遭遇瓶颈。虽然实验表明是否加糖和加糖后是否搅拌都会对液体冰点产生影响，从而改变其结冰速度。但糖对液体结冰的干扰程度还不够明显，直到“淀粉”这个重要变量的出现。发现淀粉也多亏了“三色杯”。由于同样温度同样重量的冰淇淋总比纯牛奶先结冰，这就引发了3位同学的思考。偶然的机会，她们在“三色杯”的配料说明中看到了“淀粉”，试了以后茅塞顿开：原来正是淀粉的存在大大加快了液体结冰的速度。
四人攻关 探寻为何先结冰
3位同学的大半个寒假都是在实验室与黄曾新老师共同度过的。超过100次的实验最终换来的是上万个宝贵的数据。开学前，实验阶段结束，课题组迎来更为枯燥的数据分析阶段。
虽然有先进的自动化仪器相助，但万千数据的整理、分析和总结还是颇为麻烦。暂且不论课题组精心绘制11张分析示意图花费了多少时间，只需节选论文的“数据记录分析”部分，其繁琐程度就可见一斑：冷、热纯牛奶对比；冷、热含糖牛奶对比；冷、热无糖、无淀粉牛奶对比；冷、热含糖、含淀粉牛奶对比；冷、热纯水对比；冷、热糖水对比；冷、热盐水对比；冷的纯水与纯牛奶对比；有糖冷、热淀粉与无糖冷、热淀粉对比……
严密的分析之后，结论水到渠成：同质同量同外部温度环境的情况下，姆潘巴现象不会出现，不可能热的液体先结冰。
此外，课题组还分析了姆潘巴现象之所以产生的3种可能情况：
冰箱温度并不均匀，如果姆潘巴将其冰盒正巧放在冷却管附近，甚至与冷却管相接触，完全有可能热牛奶比冷牛奶先结冰；
如果姆潘巴不喜欢吃甜，在冰淇淋中少放了糖，或者因为匆忙没来得及搅拌、糖粒沉在盒底形成固体，实验证明可先结冰；
姆潘巴自制的冰淇淋中不仅牛奶加糖，还加入了淀粉类物质，在其少放糖、少放牛奶时会先结冰。
共同愿望 想与姆潘巴联系
“希望我们这个课题研究结束后，姆潘巴现象可以不用再讨论了。”57岁的黄曾新老师豪言万丈。如果课题组的结论能得到专家的认可，那就意味着围绕姆潘巴现象长达42年的争论即告停止，这无疑是对黄老师和他3位得意门生的最好回报。
上海市第20届青少年科技创新大赛即将在本月拉开帷幕，凭借这个研究成果在比赛中力拔头筹是黄老师近期的另一个心愿。“我们的目标是要代表上海参加全国比赛，并且能进一步走向世界。目前看来很有希望。”黄老师的信心并非空穴来风，据他介绍，近几年有3篇关于姆潘巴现象的论文获得了上海乃至全国的大奖。“与获得上届全国科创大赛一等奖的文章相比，无论从研究方法、实验数据、最终结论等任何一个方面，我们的论文都要领先一步。”
“参加比赛当然想赢，那也是对自己实力的证明。就算成绩不够理想，我也没有遗憾。因为通过课题的研究，我在动手能力、思维水平、团队精神等多方面都有所提高，这些对我们今后迈向社会都是很有帮助的。”
3位同学还表达了一个共同的心愿：“如果有机会，想和姆潘巴本人取得联系，我们来共同做一次实验。”
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姆潘巴现象的由来
1963年，坦桑尼亚的马干巴中学三年级的学生姆潘巴经常与同学们一起做冰淇淋吃。他们总是先把生牛奶煮沸，加入糖，等冷却后倒入冰格中放进冰箱冷冻。有一天，当姆潘巴做冰淇淋时，冰箱冷冻室内放冰格的空位已经所剩无几，一位同学为了抢在他前面，竟把生牛奶放入糖后立即放在冰格中送进了冰箱。姆潘巴只得急急忙忙把牛奶煮沸，放入糖，等不及冷却，立即把滚烫的牛奶倒入冰格送入冰箱。一个半小时后，姆潘巴发现热牛奶已经结成冰，而冷牛奶还是很稠的液体。
他去请教物理老师，为什么热牛奶反而比冷牛奶先冻结？老师的回答是：“你一定弄错了，这不可能。”后来，姆潘巴进高中后又向物理老师请教，得到的回答仍是：“你肯定错了。”当他继续与老师辩论时，老师讥讽他：“这是姆潘巴的物理问题。”一个极好的机会终于来到了，达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯玻恩博士访问该校，姆潘巴鼓足勇气向他提出问题：如果取两个相似的容器，放入等容积的水，一个处于35℃，另一个处于100℃，把放进冰箱，100℃的水却先结冰，为什么？奥斯玻恩博士的回答是：“我不知道，不过我保证在我回到达累斯萨拉姆之后亲自做这个实验。”结果，博士的实验和姆潘巴说的一样。
疑点：也许姆潘巴本人因为自己口味跟别人不一，在牛奶中加了糖或淀粉，产生了该现象。但是，博士的实验也凭自己口味吗？他的两杯牛奶也不一样吗？我想不会。
这一研究，只是证明了不同牛奶的结果，逃避了相同牛奶的实事。
结论：
冷却主要取决于液体表面；
冷却速率决定于液体表面的温度而不是它整体的平均温度；
液体内部的对流使液面温度维持得比体内温度高（假定温度高于4℃）；
即使两杯液体冷却到相同的平均温度，原来热的系统其热量仍要比原来冷的系统损失得多；
液体在冻结之前必然经过一系列的过渡温度，所以用单一的温度来描述系统的状态显然是不够的，还要取决于初始条件的温度梯度。
奥斯玻恩博士虽然没有最终解决姆潘巴的物理问题，但面对科学和事实，他给了小姆潘巴和我们一份科学求实的答卷。
4. 问题远比想象的要复杂
后来许多人也在这方面做了大量的实验和研究，人们发现，这个看来似乎简单的问题实际上要比我们的设想复杂得多，它不但涉及到物理上的原因，而且还涉及到作为结晶中心的微生物的作用，是一个地地道道的“多变量问题”。
(1). 物理原因
从物理方面来说，致冷有四种并存的机制：辐射、传导、汽化、对流。通过实验观察并对结果进行比较，发现引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合效果。如果把热水和冷水结冰的过程叙述出来并分析其原因就更能说明问题了：
盛有初温4℃冷水的杯，结冰要很长时间，因为水和玻璃都是热传导不良的材料，液体内部的热量很难依靠传导而有效地传递到表面。杯子里的水由于温度下降，体积膨胀，密度变小，集结在表面。所以水在表面处最先结冰，其次是向底部和四周延伸，进而形成了一个密闭的“冰壳”。这时，内层的水与外界的空气隔绝，只能依靠传导和辐射来散热，所以冷却的速率很小，阻止或延缓了内层水温继续下降的正常进行。另外由于水结冰时体积要膨胀，已经形成的“冰壳”也对进一步结冰起着某种约束或抑制作用。
盛有初温100℃热水的杯，冷冻的时间相对来说要少得多，看到的现象是表面的冰层总不能连成冰盖，看不到“冰壳”形成的现象，只是沿冰水的界面向液体内生长出针状的冰晶（在初温低于12℃时，看不到这种现象）。随着时间的流逝，冰晶由细变粗，这是因为初温高的热水，上层水冷却后密度变大向下流动，形成了液体内部的对流，使水分子围绕着各自的“结晶中心”结成冰。初温越高，这种对流越剧烈，能量的损耗也越大，正是这种对流，使上层的水不易结成冰盖。由于热传递和相变潜热，在单位时间内的内能损耗较大，冷却速率较大。当水面温度降到0℃以下并有足够的低温时，水面就开始出现冰晶。初温较高的水，生长冰晶的速度较大，这是由于冰盖未形成和对流剧烈的缘故，最后可以观察到冰盖还是形成了，冷却速率变小了一些，但由于水内部冰晶已经生长而且粗大，具有较大的表面能，冰晶的生长速率与单位表面能成正比，所以生长速度仍然要比初温低的水快得多。
(2). 生物原因
同雨滴的形成需要“凝结核”一样，水要结成冰，需要水中有许许多多的“结晶中心”。生物实验发现，水中的微生物往往是结晶中心。某些微生物在热水（水温在100℃以下一点）中繁殖比冷水中快，这样一来，热水中的“结晶中心”就要比冷水中的“结晶中心”多得多，加速了热水结冰的协同作用：
围绕“结晶中心”生长出子晶，子晶是外延结晶的晶核。对流又使各种取向的分子流过子晶，依靠晶体表面的分子力，抓住合适取向的水分子，外延生长出分子作有序排列的许多晶粒，悬浮在水中。结晶释放的能量则通过对流放出，而各相邻的冰粒又连结成冰，直到水全部冻结为止。
以上是科学家对观察到的现象进行综合分析所得出的一些结论和提出的一些解释。但要真正解开“姆潘巴问题”的谜，对其做出全面定量而令人满意的结论，还有待于进一步的探索。现在有的学者提出用高锰酸钾作液体示踪剂，用双层通电玻璃观察窗来进一步观察，有兴趣的读者不妨一试，或许揭开这个历时二十多年奥秘的人将是你。
一个物理学大师对三名高中女生破解姆潘巴现象的理解
7月上旬CCTV-10《走进科学》栏目播出了一期“破解姆潘巴”的节目，节目中讲述了一位上海某学校的老师和三位同学设计并做了大量实验否定了历史上著名的姆潘巴现象的客观存在性。
那么为什么同一个实验过程国内、国外却得出了两个完全相反的结论呢？比较一下两个实验过程我们不难发现，虽然那位老师和三位同学采用最先进的多点自动测温记录仪并对测试的多种不同液体、多因素分析对比、量化，从他们的实验现象上看好像无懈可击、没有任何漏洞，但是熟悉姆潘巴实验过程的人就会发现国内、国外二者的实验过程当中存在着本质上的区别，及上海那位老师和三位同学所做的实验名义上是在重复姆潘巴实验现象，其实其实验过程根本不是姆潘巴原来或者原意上的实验，相比较姆潘巴原来或者原意上的实验国内上海的那位老师和三位同学所做的实验中却存在着一个非常重大的失误和错误！及实验设计思路和原理当中缺少、遗漏了最最重要的一个必不可缺少的环节和条件！！！
是一个什么样的条件和环节竟然因为它的存在与否竟然可以得到完全相反的两个结果和结论呢？下面我们得朔溯本追源看看姆潘巴现象最原始的纪录和记载。
查阅科学史资料可以清晰可见，历史上所谓的姆潘巴现象并不是起始于姆潘巴本人，最早可能是起始于亚里斯多德。书中是这样记载：“先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。”这句话的原意本来是指曾经被加热过但是后来又被自然或者人为冷却后的“水”（生活中我们一般称之为“凉开水”或者“熟水”）较之没有被加热过的“水”（我们一般称之为“鲜凉水”或者“生水”）在时间上更易快捷的结冰上冻及早结冰，由于表述上的不清楚和人们理解上的差异，有人把亚里斯多德书中记载的“先前被加热过的水”理解成高于一般常温的热水（如70-80度的准开水），这样一来就彻底的违背了亚里斯多德和姆潘巴本人的实验意图，所以也就根本不可能出现所谓的姆潘巴现象。上海那位老师和三位同学所做的实验就属于误解了“姆潘巴实验”中的热水的含义，错将准开水液体（70-80度）和凉水液体做比较，所以也就得出了相反的结论，也就不足为怪了。
知道了此“加热过的热水”不是彼70-80度的准开水这个概念上的本质区别，那么如果我们在其它相同条件及同质、同量同温下，而唯一区别的就是一个是从未被加热过（最好就是刚从地下抽上来的鲜凉水及生水）、一个是曾经被加热过（此水可烧开也可不烧开，最好在此之前刚刚被加热过又被自然或者人为的冷却过的凉开水）共同、同时冷却，这时所谓的姆潘巴现象就自然而然的出现了。
上海的那位老师和那几位同学虽然实验设计的非常周密和详尽，但是单单却忽略了这个本质性的核心问题，所以也就造成了一个相反的、错误性的结论及姆潘巴现象不存在！！！！
姆潘巴现象是存在的！！！上海那位老师和三位同学之所以实验失败是错误的理解了姆潘巴实验的设计思路和实验原理，故此也就得出了姆潘巴现象不存在的错误结论。
坦桑尼亚中学生姆潘巴在1963年偶然发现，热牛奶倒入冰格一个半小时后会冻结，而先放入的冷牛奶还是很稠的液体，没有冻结。后经达累斯萨拉姆大学物理系主任奥斯波恩博士实验证明，姆潘巴发现的现象属实。四十多年来，许多论文与实验试图阐明这个现象背后的原理，但由于缺乏科学实验数据以及定量分析，至今没有定论。
去年11月起，在向明中学科技名师黄曾新的指导下，上海市3名女中学生——向明中学的庾顺禧、叶莎莎和上海中学的董佳雯，开始研究姆潘巴现象。4个月来，她们利用糖、清水、牛奶、淀粉、冰淇淋等多种材料，采用先进的多点自动测温记录仪，在记录了上万个数据后进行多因素分析，最后得出结论：在同质同量同外部温度环境的情况下，热液体比冷液体先结冰是不可能的，并提出了引起误解的三种可能。她们认为，只有当冰箱有温差、牛奶含糖量不同或糖没有溶解、含有较多淀粉等非液体成分时，姆潘巴现象才有可能发生。
我这样人为,热的牛奶与环境稳差大,热量转移速度快,在快速降温过程中先形成凝核,真是这个原因导致它先结冰.而稳差小的热传递慢,传递动力小.
丰钞咬697 :答：这个现象（指姆潘巴失错的）符合现有的物理和逻辑推理。并且可以用大学的学科知识进行演算。这个现象是想当然的推出来的因为温差越大热量传递速度越快，降温速度越快。当然在加了溶质之后可能会比温度低的纯水早降到零度但会晚...
丰钞咬697 :答：由于在常压下纯净的热水与冷水冰点相同,所以要证明姆潘巴现象就必须证明热水的降温速度快于冷水。根据物理基础理论:热水的蒸发强度大于冷水而密度小于冷水。如果取两只相同的非密封容器,放入同质同量的水,一个为热水,另一个为冷水,把它们...
丰钞咬697 :答：姆潘巴现象没有被完全推翻**。虽然学术界对这种现象存在不同观点，但是仍有一些实验和研究支持姆潘巴现象的存在。特别是，上海市3名女中学生——向明中学的庾顺禧、叶莎莎和上海中学的董佳雯，在科技名师黄曾新的指导下，采用...
丰钞咬697 :答：姆潘巴现象(Mpemba effect),又名姆佩姆巴效应,指在同等体积、同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象。 亚里士多德、培根和笛卡尔均曾以不同的方式描述过该现象,但是均未能引起广泛的注意。1963年,坦桑尼亚...
丰钞咬697 :答：但是去年11月起，在向明中学科技名师黄曾新的指导下，上海市3名女中学生——向明中学的庾顺禧、叶莎莎和上海中学的董佳雯，开始研究姆潘巴现象。4个月来，她们利用糖、清水、牛奶、淀粉、冰淇淋等多种材料，采用先进的多点...
丰钞咬697 :答：问题描述:“姆潘巴效应”是被人们承认了40年的定理，最近又有不同的观点提出，央视也为此作了一期节目，但“姆潘巴效应”到底存不存在呢？解析:查阅科学史资料可以清晰可见，历史上所谓的姆潘巴现象并不是起始于姆潘巴本人，...
丰钞咬697 :答：汉字经过了6000多年的变化，其演变过程是：甲骨文、金文、大篆、小篆、隶书、草书、楷书、行书，汉字的演变过程，可以简略归纳为五个阶段：声、形、象、数、理。汉字在由繁向简演变，也在便于人们日常的书写和使用 ...
丰钞咬697 :答：引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合结果。从生物作用方面来看，水要结成冰，水中需要许多结晶的中心，生物实验发现，水中的微生物往往是“结晶中心”。而某些微生物在热水(水温在100℃以下一点...
丰钞咬697 :答：纸的发明第一自然段是围绕着第一句话来写的。蔡伦发明的造纸术付出了很大的努力，极大地促进了人类社会的进步和文化的发展，影响了全世界。通过学习这篇课文，我们了解了造纸术的发明，造纸术是中国古达四大发明之一，我们要...
丰钞咬697 :答：在相同条件下热水比冷水更容易结冰。亚里士多德：“先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。”同时姆潘巴现象：根据在同等质量和同等冷却环境下，温度略高的液体在其与该冷却环境直接接触的分子将比温度略低的温度下降的快，...
