姆潘巴效应的原理是什么？英国花1000英镑求解，答案难以服人

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　　坦桑尼亚有这样的一位中学生，他为了吃一次冰淇淋，结果发现了热水先结冰的现象，所以这种现象后来也用他的名字命名，叫做姆潘巴效应。但为了寻找解释这种现象的原理，人们一直苦苦追寻了几十年，都没有满意的答案，后来英国皇家化学学会花了1000英镑来悬赏求解这个答案，引来了22,000多名科学家来求解，但得出来的答案都无法令众人信服。这到底是怎么一回事呢？
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　　1963年，在非洲赤道附近的坦桑尼亚马干巴中学有一名三年级的学生，他的名字叫做姆潘巴，由于这个国家经常非常炎热，所以这些中学生们也有一起做冰淇淋吃的习惯。但是有一天，当姆潘巴想要做冰淇淋的时候，发现冰箱冷冻室内空余的位置已经很少。
　　所以姆潘巴为了可以抢占冰箱内剩下的位置，就匆匆忙忙的把牛奶煮沸，然后再放入一些糖搅拌。按照以往的做法，他们一般都会等到热牛奶变凉之后，再将它们放进冰箱里面，但这一次由于时间紧迫，姆潘巴就将滚烫的牛奶放进冰箱的冷冻室里面。
　　结果过了一个多小时，姆潘巴匆忙放进冰箱里面的热牛奶已经变成了硬邦邦的冰块，而其他同学经过变凉之后才放进去的牛奶，看起来还是很稠的液体，所以姆潘巴也感觉到这种现象非常奇怪。
　　按照我们的常识来说，在物质的质量以及传热系数等因素都相同的条件下，并且放在同一个环境中进行冷冻，温度越低的物质应该会更快结冰；而温度越高的物质，它们在降温的过程中，一般也会经历低温的阶段，所以常常也会被人们认为它会经历更长的时间才会结冰。
　　所以，姆潘巴看到的现象恰好与我们的常识相反，也就是说当两个人走的是同样一条路，如果一个人距离目的地更近，而且比另外一个人要近很多，那么这个人就更有可能会先到达目的地，但结果却是更远的那个人先到达目的地。这才会令人感到很困扰。
　　由于牛奶中含有大量的水，也就是牛奶的结冰过程在很大的程度上都是受到水的影响，所以这种自然现象也可以归结为热水先结冰。其实人类早就已经注意到这种自然现象，大约在2000多年前的古希腊哲学家亚里士多德就有过相关的描述。
　　但在现代的人看来，当时亚里士多德所描述的自然现象，并不一定为我们现在所认识的热水先结冰现象。因为亚里士多德的原话是＂先前被加热过的水，有助于它更快地结冰。＂先前被加热过的水可以是前提条件，更快地结冰只不过是结果，所以中间过程到底是怎样？亚里士多德也没有明确地说明，很有可能就会被人们理解为煮沸过的水经过冷却之后，会更快结冰。
　　其实亚里士多德对这种现象还有另外一种描述，在他的著作《气象学》中描写了这样一件事：＂在冰上捕鱼的渔民，为了能在冰上搭建临时的棚屋，总是喜欢在立杆周围浇灌热水，以此使水快速凝结成冰。＂所以，我们可以确信亚里士多德是已经发现了这种现象，但这样一来也可以肯定这种现象并不是亚里士多德最先发现的，而是那些渔民。
　　后来，英国的弗兰西斯·培根以及法国的数学家笛卡尔，都对这种自然现象做过类似的描述，即使他们的名气都不小，但不知道为何，都没有引起人们的广泛关注，所以对于热水先结冰这种自然现象，也没有多少人去研究它。
　　直到了姆潘巴的发现，这种自然现象才被人们重新认识。不过姆潘巴被人们认可之路并不顺畅，因为当他发现这种现象之后，就告诉了老师和同学，但他们都不相信姆潘巴，而且还嘲笑姆潘巴，更为严重的是，有一位老师还说：＂就让它叫做姆潘巴的物理吧！＂
　　人们一般在经过众多人的嘲笑之后，都会放弃原有的认识，如果姆潘巴也是这样的人，那么这种自然现象很可能又会被雪藏，不知道要到什么时候才会又被人们发现。但姆潘巴还是坚持自己的认识，才会有后来的故事。
　　数年过去之后，姆潘巴已经从一名初中生变成了高中生，依然没有忘记这种现象。到了1968年，有一次这个机缘终于到来了，达累斯萨拉姆大学物理系系主任奥斯博尔博士到姆潘巴在读的学校访问，姆潘巴当然又提出了自己的疑问。
　　当然从一开始奥斯博尔博士并不相信姆潘巴的，但他又认为眼前的这位男孩不错，而且也不应该忽视任何的一个问题，所以并未嘲笑姆潘巴的提问，而是答应姆潘巴回去之后一定会研究相关的实验。
　　经过了实验之后，结果也令奥斯博尔博士大吃一惊，他同样观测到了热水先结冰的现象，所以就邀请姆潘巴一起对这种自然现象进行深入的研究，在1969年，他们还共同发表了一篇论文，所以这种现象也是以姆潘巴的名字命名，叫做姆潘巴效应。
　　但几十年过去了，科学家一直都对这种现象没有一个可以令众人信服的解释。而且这种现象在中国一直都是受到人们质疑的，上海的三名女中学生曾经就做过类似的实验，但却没有得到热水先结冰的结果，所以也就此否定这种自然现象。
　　更为严重的是，中国的有一些人不但不认可姆潘巴效应，而且还要用它来进行炒作，更有甚者还到了央视的节目进行传播，使人们更加质疑这种现象。不得不说，经过了人们的大量实验，有的结果的确是观测到了热水先结冰的现象，但有的结果却没有观测到，这也难怪人们会对这种现象质疑。
　　因为按照科学的严谨性来说，可重复实验是一个非常重要的特点，当一种现象不能重复实验的时候，人们对它质疑也是理所当然的。但这也不能直接否定姆潘巴效应，因为有些实验的确也观测到了这种现象。
　　很可能是因为这种现象的出现，需要某些特定的条件，有些实验就可以满足这些条件，但有的实验却无法满足这些条件，所以才会造成两种不同的观测结果，但至于是什么条件，人们也还是没有明确地找出来。
　　到了2012年，为了可以得到这种自然现象的解释，英国皇家化学学会给出了1000英镑的悬赏。英国皇家化学学会也承认，这样的金额实在是太低了，但他们希望是可以＂以全新角度，跳跃式思维给出的答案＂，也许对以后的研究拥有很大的帮助。
　　尽管悬赏的金额非常少，但还是吸引了超过22,000多名的科学家前来参赛，其实到底能不能拿到这些悬赏金额并不是很重要，重要的是可以与22,000多名的科学家进行交流，而且门槛并不高，这对于科学家来说是非常难得的机会。
　　最后获得该奖的科学家是以对流效应来解释。对于这样的解释，我想应该有很多科学家都能想得到，因为对流是传热的一种基本方式，就是简单的不能再简单了，但对于解释姆潘巴效应，这种解释还真的难以令人信服，还有到底是什么样的条件会使这种现象有时候出现，有时候又不出现，也没有得到圆满的答案。
　　不过英国皇家化学学会还是要将这些奖金发出去的，如果连这么少的奖金都不发出去，还不知道以后科学界是怎样看待这个机构。现在对于姆潘巴效应的主流解释是＂氢键理论＂，这是在2013年由新加坡的一位学者提出来的。
　　我们都知道水是由大量的水分子组成的，一个水分子里面就包含了两个氢原子与一个氧原子，它们各自之间都存在着一种作用力，通常都称为范德华力。在两个水分子之间，两者的氢原子也同样存在着这种作用力，通常也被称为氢键。
　　当水的温度比较高的时候，它的内能也比较大，分子之间的运动也比较活跃，这就导致分子之间的氢键作用就减小了很多，相对于冷水来说，氢键受到的束缚作用会更小，这就使得水分子更容易排列组合在一起，最后变成固态。
　　这种解释的确拥有它的合理之处，但存在的缺点也是非常明显的。因为冰的内部分子是呈现出晶体的有序排列，只有在冰的表面才会显出分子是可以移动的无序结构，但水的温度越高的时候，水分子的运动越剧烈，也就是水分子的排列会变得更加无序，那么无序的水分子是如何快速地变成更加有序的冰结构，这个过程也难以令人捉摸。所以＂氢键理论＂看似比较合理，但仍然是难以令人信服。
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　　综上所述，热水先结冰的现象很早就已经被人们发现了，但由于难以引起他人的广泛关注，这也使得这种现象在人们心中的知名度并不高。但直到20世纪60年代，坦桑尼亚的一名中学生在做冰淇淋的时候，偶然发现了这种现象，而且这名学生在受到他人的嘲笑也不放弃这种认识，最终才使得这种现象广为人知，所以也称为姆潘巴效应。
　　但想要解释这种现象并不容易，英国皇家化学协会就曾经出1000英镑来悬赏这种现象的解释，但所得到的答案也难以令人满意，即使是后来由新加坡学者提出来的＂氢键理论＂，也还是存在着很多的不合理之处，难以被众人接受。你到底是怎么看的呢？