1963年，在坦桑尼亞馬干巴中學(xué)，有個(gè)名叫姆潘巴的初三學(xué)生特別喜歡和同學(xué)一起做冰淇淋吃。他們總會(huì)先在煮沸的鮮牛奶中加入白糖，待其冷卻后倒入冰格，然后放入冰箱冷凍室。

　　有一天，姆潘巴發(fā)現(xiàn)冰箱冷凍室的空間就快不夠用了，他害怕別的同學(xué)搶先用掉，急忙在煮沸的牛奶中加入糖，不等冷卻就送入冰箱。

　　一個(gè)半小時(shí)后，姆潘巴發(fā)現(xiàn)了一個(gè)讓他十分困惑的現(xiàn)象：熱牛奶比冷牛奶更快地結(jié)冰了。這是怎么一回事呢?困惑的姆潘巴趕緊跑去問老師，只可惜，從初中到高中，沒有老師認(rèn)真看待他的問題，還有人覺得他很荒唐，說(shuō)他在撒謊。

　　直到有一天，達(dá)累斯薩拉姆大學(xué)物理系系主任奧斯波恩博士到姆潘巴所在的學(xué)校訪問，他連忙抓住機(jī)會(huì)請(qǐng)教博士。結(jié)果，這位博士不僅沒有對(duì)此嗤之以鼻，還把他帶回實(shí)驗(yàn)室，做起實(shí)驗(yàn)來(lái)。

　　1969年，姆潘巴和奧斯波恩博士一起撰寫了關(guān)于這一現(xiàn)象的論文，并命名為“姆潘巴現(xiàn)象”。

　　在“姆潘巴現(xiàn)象”被正式命名后的40多年里，科學(xué)家們寫了許多論文，做了許多實(shí)驗(yàn)，想要證明這個(gè)現(xiàn)象背后的原理，但終究因?yàn)槿狈茖W(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和定量分析，至今沒有定論。

　　這是一個(gè)流傳數(shù)千年的謎題，直到如今仍然沒有被令人信服地揭示出來(lái)。

　　2012年6月28日，英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)(RSC)在官方網(wǎng)站上貼出懸賞令，用1000英鎊獎(jiǎng)勵(lì)能夠找出最佳答案的個(gè)人或團(tuán)體。

　　科學(xué)沒有終點(diǎn)，探索永無(wú)止境，我們這里列舉的一些觀點(diǎn)或許并不能揭示科學(xué)的真相，但是或許能夠?yàn)榭茖W(xué)前路的探尋開拓一種思路，提供一種洞見。

　　1 “熱水比冷水結(jié)冰快”問題的由來(lái)

　　2300年前，古希臘偉大的思想家亞力士多德就發(fā)現(xiàn)，在室外寒冷的環(huán)境中，熱水比冷水先結(jié)冰。2000多年過去了，這個(gè)著名的謎題至今無(wú)人能給出確切答案。人們對(duì)于這個(gè)有悖直覺的現(xiàn)象，很容易懷疑它的真實(shí)性。客觀事實(shí)告訴大家：這是真的。

　　上世紀(jì)80年代初，我曾研制成功冰激凌機(jī)，并獲得專利授權(quán)。當(dāng)時(shí)是用冰激凌液在冰箱冷凍室中制成冰激凌。加的水用過熱水也用過冷水，結(jié)果總是熱冰激凌液先結(jié)冰。后來(lái)用單純的水在冰箱中做冷凍試驗(yàn)，熱水并不總是先結(jié)冰。但在冰箱里冷凍水的試驗(yàn)結(jié)果，絕不能否定冬日室外熱水先結(jié)冰的現(xiàn)象。

　　無(wú)論是亞力士多德發(fā)現(xiàn)的“熱水比冷水先結(jié)冰”，還是在冰箱冷凍室中熱冰激凌液比冷冰激凌液先凍成冰激凌，都是當(dāng)今已知的物理學(xué)和熱力學(xué)知識(shí)無(wú)法解釋的。

　　2熱力學(xué)理論解釋不了“熱水比冷水結(jié)冰快”的謎題

　　按照熱力學(xué)第二定律，熱量只能從高溫向低溫順向流動(dòng)，從來(lái)不反流。由于中間的溫度不能跳過，按照這條路，熱量流動(dòng)只能使高溫的熱水順向降到冷水的低溫，再接著順向降到冰點(diǎn)，結(jié)冰。在同一降溫梯度中，降溫速度應(yīng)是相同的。當(dāng)高溫水降到原低溫水的溫度后，高溫水的就和原低溫水的降溫趨勢(shì)相同了。而這時(shí)，原來(lái)低溫水的溫度早已降得更低。水向冰點(diǎn)降溫時(shí)，低溫水總在前面領(lǐng)跑，高溫水總在后面尾隨。總是存在冷先、熱后的順序。熱量單向、順向流動(dòng)而從來(lái)不反流的熱力學(xué)第二定律，不支持“熱水比冷水先結(jié)冰”。從熱力學(xué)角度來(lái)看，說(shuō)清這一問題已經(jīng)是走投無(wú)路。

　　3“熱水比冷水結(jié)冰快”是熱力學(xué)外的事件

　　鑒于上述思路與客觀現(xiàn)實(shí)不一致，人們只好從熱量的順、反雙向流動(dòng)中尋找答案。熱量雙向流動(dòng)中熱量的反向流動(dòng)就是熱量“反流”。在熱量同時(shí)雙向流動(dòng)中，無(wú)論是熱水或是冷水，誰(shuí)的熱量“反流”作用強(qiáng)，誰(shuí)就可以先結(jié)冰?？墒菬崃W(xué)第二定律明示：“熱量從來(lái)不反流”，這就是2300多年，人們用已知的熱力學(xué)知識(shí)，不能給出“熱水比冷水先結(jié)冰”的確切答案的原因。因此熱量“反流”和熱量雙向流動(dòng)都不屬于熱力學(xué)范疇，而屬于非熱力學(xué)范疇，它們是熱力學(xué)之外的事件。這個(gè)事件向人類揭示出：只有物理學(xué)和熱力學(xué)的知識(shí)是不夠的，必須補(bǔ)上非熱力學(xué)知識(shí)的課。人們只有跳出熱力學(xué)的圈子，進(jìn)入非熱力學(xué)的“另類”天地，去尋找解決問題的出路。這種“跳躍”當(dāng)然是沒有先例的。

　　4跳出熱力學(xué)的圈子，用“另類”思維解釋問題

　　驗(yàn)證過相對(duì)論的英國(guó)著名科學(xué)家愛丁頓曾斷言：“如果你的理論違背了熱力學(xué)第二定律，我就敢說(shuō)你沒有指望了，你的理論只有丟盡臉、垮臺(tái)?！彼褵崃W(xué)第二定律，說(shuō)成是“天經(jīng)地義”的“絕對(duì)真理”。

　　人類發(fā)現(xiàn)熱水比冷水先結(jié)冰的事實(shí)已有2000多年，在這2000多年的時(shí)間中，人類始終不知道熱量可以反流，一直說(shuō)不清熱水先結(jié)冰的道理。直到160年前，人類才發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)第二定律，但遺憾的是，它仍然說(shuō)“熱量從來(lái)不反流”，于是人類仍然不知道熱量“反流”是“何物”，仍然說(shuō)不清熱水先結(jié)冰的道理。

　　事實(shí)上，熱量“反流”在實(shí)際上發(fā)生著，并且造成了“熱水比冷水先結(jié)冰”的結(jié)果。熱力學(xué)第二定律否定熱量“反流”的事實(shí)，怎能解釋熱水比冷水先結(jié)冰的道理呢?

　　熱力學(xué)的規(guī)律是人為發(fā)現(xiàn)，如果人為發(fā)現(xiàn)有欠缺，人們不會(huì)為了袒護(hù)人類自己的過失，而否定客觀事實(shí)。因此我們更尊重“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的準(zhǔn)則。本人在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)熱量“反流”的事實(shí)，這突破了熱量“從來(lái)不反流”的熱力學(xué)第二定律。突破熱力學(xué)第二定律的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該是一項(xiàng)重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

　　5不“遵守”熱力學(xué)定律的熱量“反流”隱藏了幾千年

　　在已知世界中，人們認(rèn)為：只有熱量一種能量可以流動(dòng)，熱量流進(jìn)物體，物體的溫度升高，熱量流出物體，物體的溫度降低。并且熱量只能從高溫的物體流向低溫的物體，熱量從來(lái)不反流。人們不知道有其他的能量對(duì)物體的進(jìn)、出能改變物體的溫度。其實(shí)，這是人類對(duì)客觀世界的片面認(rèn)識(shí)，熱量并不是“從來(lái)不反流”。

　　只要有熱量順向流動(dòng)，就一定有熱量“反流”。只有熱量流動(dòng)達(dá)到熱平衡點(diǎn)時(shí)，熱量順向流動(dòng)才不再進(jìn)行，熱量“反流”也才等于零。除了熱平衡點(diǎn)之外，熱量順流和熱量“反流”是普遍存在的。

　　熱量“反流”是熱量順流引起的一種逆向反應(yīng)。事實(shí)上，熱量的流動(dòng)都是熱量的順流與“反流”雙向合成(相減)的結(jié)果。由于合成的熱量流動(dòng)方向總是與熱量順流方向一致，所以從表面看來(lái)，好像只有熱量順流一種流動(dòng)，這使熱量“反流”隱藏了幾千年。

　　“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，我在實(shí)踐中發(fā)明了測(cè)量熱量“反流”的裝置和方法，從而發(fā)現(xiàn)了熱量“反流”的事實(shí)。不僅發(fā)現(xiàn)中途換向的熱量流動(dòng)中的熱量“反流”，而且發(fā)現(xiàn)了趨向平衡態(tài)的整個(gè)熱量流動(dòng)中的熱量“反流”。并且把前者稱做“顯性熱量反流”，把后者稱做“隱性熱量反流”。實(shí)踐證明：在熱量流動(dòng)中，熱量“反流”是熱量順流引起的逆向反應(yīng)，熱量順流是普遍存在的，熱量“反流”也必然普遍存在的。

　　6熱量“反流”或熱量正、反雙向流動(dòng)，是開啟解釋“熱水比冷水結(jié)冰快”千年謎題的鑰匙

　　熱量“反流”與“物質(zhì)和冰點(diǎn)間的溫差”呈正相關(guān)，100℃熱水與冰點(diǎn)間的溫差大于35℃的冷水與冰點(diǎn)間的溫差，100℃熱水向冷空間散熱、降溫時(shí)，“引”出來(lái)的水中熱量“反流”比35℃的冷水強(qiáng)。100℃熱水表面熱量的順、反向流動(dòng)的合成結(jié)果，總使100℃熱水比35℃冷水表面熱量流失(空)得快、表面溫度下降得也快。這降低了100℃熱水表面的分子熵，造成100℃熱水表面先結(jié)成冰核，并通過冰核的“擴(kuò)散”促成整個(gè)100℃熱水(比冷水)先結(jié)冰。這樣熱量“反流”或熱量雙向流動(dòng)，就是開啟2300多年的不解謎題之鎖的鑰匙。

　　熱量“反流”突破了熱量“從來(lái)不反流”的熱力學(xué)第二定律和人類頭腦中固有的思維定式，解放了人類的思維，解釋了“熱水比冷水先結(jié)冰”的千年謎題。

　　責(zé)編/龐貝