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回顧姆佩巴效應:溫度偏高的液體最先結冰,為什麽溫水更容易結冰?

2024-10-20科學

綜述

科學理論的出現,在很大程度上促進了人類文明的發展,其中也包含了許多令人難以置信的理論內容 ,雖然它們的真實性已經得到了證明,但是對於很多人而言,依舊感到無法接受。

姆佩巴效應

所謂姆佩巴效應,指的是將 同等體積的液體,置於同一冷卻條件下,溫度偏高的液體最先結冰。

該理論可以說是偶然間得出的,起因是由於天氣炎熱,姆佩巴很想吃冰淇淋,於是打算用牛奶糖水自己動手做,但是 他在將牛奶煮沸與糖水溶解後,發現冰箱裏的冰格模具太少,盛裝不下,就直接將多余滾燙的原料放進冰箱。

當姆佩巴 再次開啟冰箱後,下意識地選擇模具中放涼後放入的冰淇淋 ,可是沒想到的是,卻發現它們仍然處於粘稠狀態,反而那些 隨意放置的熱冰淇淋原料早已結冰。

這一發現令姆佩巴在驚訝之余也陷入了深深的思考,並在 6年後總結發表了相關論文,隨後該現象逐漸引起了科學界的重視,並對此展開了進一步研究。

有科學家認為, 姆佩巴效應的出現是受到了雜質影響的緣故,因為液體中帶有的部份離子成分會隨著溫度的增加逐漸固化 ,當離子逐漸被析出之後,液體越來越純凈,才使得冰點升高。

然而這一解釋很快就被否定了, 因為即便是使用純凈水完成實驗,同樣會出現姆佩巴現象,唯一的區別在於結冰速度。

也有科學家認為姆佩巴效應是由於溫差原理, 據科學研究結果,當溫差較大的情況下,水中熱量會流失得更快,所以溫水更容易結冰 ,可是這樣的說法難以解釋為什麽溫水在結冰之前會變涼的問題。

直到2012年, 尼古拉·布勒格維克 提出了 對流效應 ,即液體在降溫期間, 外部往往比中心的溫度下降更快,這個時候就會出現溫差,引發對流效果 ,相當於熱能轉化成動能的過程。

就算熱水表面溫度下降了很多,其內部依舊帶有一份動能,從而加速熱量釋放 ,結冰速度也就更快。

雖然姆佩巴效應直到目前也沒有得到明確統一的解釋,但是這種違反人類常識的現象卻是真實存在的。

事實上,姆佩巴效應也是一個十分常見的現象,但是如果不仔細觀察,或許真的註意不到。 例如,冬天的時候,司機們一般會選擇用冷水洗車,主要就是因為冷水在低溫環境下結冰更慢。

黎曼幾何

1854年,著名數學家黎曼曾公開分享了他所提出的幾何思想,或許很少有人聽說或「黎曼幾何」理論 ,但是該理論在科學界有著很高的地位。

黎曼幾何在與多學科的相互滲透過程中,彼此影響彼此成就,為現代數學與理論物理學的發展做出了極大的貢獻。

黎曼認為,人類所生活的三維世界本質上是「球型」的,在這裏沒有平行線, 即便存在能夠延伸出去的直線,無論它走了多久,最後還是會回到起點,其長度相當於球的周長。

可以說黎曼幾何與多數人認知當中的幾何空間完全不同,但是該理論的出現為四維空間的研究打下了重要基礎。

例如, 愛因斯坦就是在黎曼幾何的影響下,得出了空間是曲面的結論 ,而後狹義相對論以及廣義相對論的提出,更是為多維空間研究提供了理論依據。

如果按照黎曼和愛因斯坦的觀點,宇宙中也包含著多維空間 ,雖然人類是生活在三維空間,但是在三維空間以外,還有四維空間。

四維空間當中的執行法則和三維空間並不通用,如果將三維空間的「時間」放到四維空間,它可能就變成了一種立體物質 ,但三維空間的人卻能夠客觀地感受到時間的存在,這真的很神奇。

時間相對論

對於每個人而言,時間都非常重要, 正是因為有了時間的存在,人類才能有條不紊地制定各種生活和工作上的計劃 ,除此之外,時間在物理學界也是不可或缺的概念之一,在其中扮演著重要角色。

在物理學當中,時間能夠反映出物質的連續性與變化性 ,根據經典物理學研究得出的結論,科學家認為時空概念不容置疑。

但是這一觀點在「時間相對論」提出之後,開始搖搖欲墜,愛因斯坦認為時間並不是絕對的存在,日常生活中時間流逝多少主要取決於「觀察者」。

具體地來說, 就是人們所認為的「現在」或許並不是「現在」 ,例如,此刻眼中看到的景色,由於這一場景反映到大腦中需要經過一定時間,所以人們接收到相關畫面存在延遲時間, 認知當中的「現在」其實是「過去」。

時間相對論的提出,一度令不少人感到難以置信,然而 雖然它打破了人類原本的時空觀念,但是卻也是得到證明了科學理論。

結語

科學探索是一條充滿神奇的道路,同時也是一條滿是荊棘的道路 ,因為很多新理論的提出,勢必要經歷許多次被質疑的聲音,直到得到證實,甚至即便已經獲得證明,依舊令人感到難以置信。

但是人類思想同樣富有神奇色彩,隨著時代的發展,人們的思想也在不斷變化 在漫長的文明發展中,人類的世界觀已經經歷了多次沖擊和重塑 ,相信未來的某一天,那些看似不可思議的理論也會得到應有的認可。