千年反直觉谜题添新证：科学家在玻璃材料中发现姆潘巴效应

2026-08-08 10:02:08来源：互联网

2026年5月28日，科研领域传来一则引人关注的消息：科学家在玻璃材料中观测到了姆潘巴效应——这个因“热水比冷水更快结冰”而闻名的反直觉现象，终于在非水体系中找到新的存在证据，为解开跨越2300多年的科学谜题提供了全新视角。

姆潘巴效应的起源可以追溯到遥远的古希腊时期。早在公元前4世纪，亚里士多德就在《气象学》中记录了一则有趣的生活经验：古人会利用热水更快结冰的特性固定船上的桅杆。他们将热水浇在桅杆底部的绳索上，热水快速结冰后能牢牢锁住桅杆，效果比冷水浇淋更快更稳固。这一现象虽被记载，却始终未得到系统科学解释，成为潜藏在古籍中的未解之谜。

真正让这个现象进入现代科学视野的，是坦桑尼亚中学生Mpemba。1960年，他在学校烹饪课上制作冰淇淋时，意外发现一个违背常识的情况：把热牛奶放进冷冻室后，竟比同学的冷牛奶更快凝固成冰淇淋。起初，他的发现未得到老师和同学认可，甚至被当作“实验错误”。直到多年后，Mpemba将这一现象告知来访的物理学家，经反复验证，这个反直觉现象才被正式命名为“姆潘巴效应”，从此成为热力学领域备受关注的研究课题。

在此后的几十年里，科学家围绕姆潘巴效应展开大量研究，但大多集中在水或水溶液体系中，始终没能形成统一解释。有人认为是热水蒸发导致体积减少，有人提出是水中溶解气体差异影响结冰速度，还有观点指向氢键的特殊作用，但这些假说都无法完全覆盖所有实验场景，姆潘巴效应的本质依然模糊不清。

此次科学家在玻璃材料中发现姆潘巴效应，是该领域的重要突破。研究团队在观测玻璃的结构弛豫过程中发现，处于较高温度状态的玻璃，反而比低温状态的玻璃更快完成结构调整，达到稳定的“玻璃态”——这一过程和热水更快结冰的姆潘巴效应核心特征高度相似：非平衡态的物质，从更高温度出发反而能更快达到稳定的平衡态。

这一发现的意义不止于拓展姆潘巴效应的存在范围。此前，科学界普遍认为该效应可能是水这类特殊液体独有的现象，但这次在玻璃材料中的观测结果，说明它或许是存在于更多非平衡态物质中的普遍规律。这不仅为解开姆潘巴效应的本质提供了新研究方向，也可能促使科学家重新审视非平衡热力学的基本框架，甚至在材料制备、低温存储等实际应用领域带来新思路。

从古希腊古籍中的生活经验，到中学生的意外发现，再到如今在玻璃材料中的新验证，姆潘巴效应跨越两千多年时光，始终保持着神秘性。此次新发现虽未彻底揭开谜题面纱，却让人们离真相更近了一步。未来，随着更多跨学科研究的开展，这个反直觉的科学现象终将得到清晰解释，为人类认识物质世界的规律添上重要的一笔。