54．“姆潘巴之谜”何时解开
如果在智力竞赛中出一道题：“是冷水结冰快，还是热水结冰快？”
也许，绝大部分人都会毫不犹豫地回答：“当然是冷水结冰快！”遗憾
的是，这是错的！
这是坦桑尼亚的马干巴中学三年级学生姆潘巴，在1963 年偶然发现
的。有一天，姆潘巴和几位同学一起做冰淇淋，为了抢先，一位同学将
生牛奶加糖后，立即送进冰箱的冷冻室；而姆潘巴则按部就班，将牛奶
煮沸，放糖后送入冰箱。过了一段时间后，姆潘巴发现，他的热牛奶已
经冻结，而其他同学的冷牛奶却还是很稠的液体。这是为什么？姆潘巴
百思不得其解。这就是有名的“姆潘巴之谜”。
最初的一种解释认为，较热的容器溶化了它下面的冰，从而与冰箱
的隔板保持较好的热接触。可是，如果让容器与冰箱隔板隔开，热的混
合物依然比冷的冻结早。这种看法并不对。
1969 年，姆潘巴和达累斯萨拉姆大学物理系系主任奥斯玻恩在英国
的《物理教师》杂志上共同撰文，认为冷却主要在于液体表面，冷却速
率决定于液体表面的温度而并非决定于整体的平均温度，液体内部的对
流使得液面温度维持比内部温度高，即使两杯液体冷却到相同的平均温
度，原来热系统的热量损失仍要比原来冷的系统来得多，液体在冻结之
前必须经过一系列的过渡温度，因此，用单一温度来描述系统显然不够，
还要取决于初始条件的温度梯度。
以后，人们发现，这个貌似简单的问题不仅涉及物理学，而且还涉
及微生物的生物作用问题，因为水结成冰，需要许多结晶中心，它们往
往是水中的微生物，而某些微生物在较热水中繁殖得比冷水中快，这样
便加速了结冰过程。
现在，一般认为，造成“热水先结冰”现象的原因有：首先，液体
在较热的容器中循环较好，容器中部的热水迅速地流向容器壁或流向水
的表面；其次，如果水比较热，就会放出更多的溶于水中的气体，溶解
的气体会推迟冷却时间，冷却前除去溶解的气体可以使水较快地达到冻
结点；第三，热水比冷水会失掉更多的质量和蒸发热，例如，水从100
℃冷却到0℃，假设主要的热损失由蒸发引起，则其质量损失约为16％，
因此，热水剩下需要冷却的质量较少，水便更快地达到冷结点，如果质
量损失很显著，那么，一旦达到冻结点，最初的热水一定会较快地冻结，
因为在从液态转化成冰时，水的质量较少。
上述种种解释，还远远不是最终的答案，“姆潘巴之谜”仍然是“犹
抱琵琶半遮面”，有谁能最终揭开冷、热水结冰中的这个能量转化之谜
呢？
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