在同等體積和同等冷卻環境下，溫度略高的液體比溫度略低的液體（非純水）先結凍的現象，被稱之為“姆潘巴現象”，也稱“姆佩姆巴效應”（音譯），以坦尚尼亞學生埃拉斯托·姆潘巴的名字命名。對於姆潘巴現象，物理學家曾提出幾種可能的假設，其中包括水分更快蒸發導致熱水體積變小，一層霜隔絕了溫度更低的水以及溶質濃度存在差異。但任何一種解釋都很難讓人信服，因為這種效應並不可靠，冷水凍結速度往往還是超過熱水。
得名由來
姆潘巴現象 公元前4世紀，亞里斯多德首次發現姆佩巴效應。他這樣寫道：“之前被加熱的水凍結速度更快。因此，在希望快速冷 卻熱水的時候，很多人會首先將它放在陽光下加熱。”
弗朗西斯·培根也曾發現這種現象。他在1620年寫道：“與溫度極低的水相比，溫度稍高的水更容易凍結。”萊恩·笛卡爾在1637年指出：“經驗告訴我們，在火上長時間加熱的水凍結速度超過其他水。”
上世紀60年代，這種效應開始走進現代科學界的視線。當時，坦尚尼亞學生姆佩巴對他的老師說，通過將一種加熱過的混合物放入冰櫃，他能夠以比正 常情況更快的速度製作冰激凌。這種觀點一度讓姆佩巴成為同學們的笑柄，直到學校的一名督學在三蘭港重複這項實驗證明他的話所言非虛，姆佩巴才得到 “平反”。
基本簡介
姆潘巴現象姆佩姆巴效應指在同等體積、同等質量和同等冷卻環境下，溫度略高的液體比溫度略低的液體先結凍的現象。
亞里士多德、培根和笛卡爾均曾以不同的方式描述過該現象，但是均未能引起廣泛的注意。1963年，坦尚尼亞的馬乾巴中學三年級的學生姆潘巴經常與同學們一起做冰淇淋吃。在做的過程中，他們總是先把生牛奶煮沸，加入糖，等冷卻後倒入冰格中，再放進冰櫃冷凍。有一天，當姆潘巴做冰淇淋時，冰櫃冷凍室內放冰格的空位已經所剩無幾。為了搶占剩下的冰櫃空位，姆潘巴只得急急忙忙把牛奶煮沸，放入糖，等不及冷卻，就把滾燙的牛奶倒入冰格中，並送入冰櫃。一個半小時後，姆潘巴發現了一個讓他十分困惑的現象：他放入的熱牛奶已經結成冰，而其他同學放的冷牛奶還是很稠的液體。
照理說，水溫越低，結凍的速度越快，而牛奶中含有大量的水，應該是冷牛奶比熱牛奶結冰速度快才對，但事實怎么會顛倒過來了？姆潘巴把這個疑惑從國中帶到了高中。他先後請教了幾個物理老師，都沒有得到答案。一位老師感覺他提出的問題怪異得近乎荒唐，就用嘲諷的口吻說：你說的這些就叫做姆潘巴現象吧！但執著的姆潘巴並沒有認為自己的問題很荒唐，他抓住三蘭港大學物理系系主任奧斯波恩博士到他們學校訪問的機會，又提出了自己的疑問。這位博士並沒有對他的問題嗤之以鼻。回到實驗室後，博士按照姆潘巴的陳述做了冷熱牛奶實驗和冷熱水物理實驗，結果都觀察到了姆潘巴所描述的顛覆常識的怪現象。於是，他邀請姆潘巴和他一起對這個現象進行了深入研究。1969年，他和丹尼斯·奧斯伯恩博士（Denis G. Osborne）共同撰寫了關於此現象的一篇論文，因此該現象便以其名字命名。
難解現象
最先肯定“姆潘巴現象”存在的那位博士在對其進行細緻研究過程中發現，當把熱水放入電冰櫃冷卻的最初時刻，熱水水體的上表面與底部不存在溫度差，但一經急劇冷卻，溫度差就立即出現，其中初溫為70℃的熱水內產生的高低溫度差接近14℃，而初溫為47℃的熱水內產生的高低溫度差只有10℃。這說明在凍結前的降溫過程中，較熱的液體的溫度差在一段時間裡大於相對較冷的液體的溫度差。但為什麼溫差大的水要先凍結呢？這只能有一種解釋比較合理，那就是水體上表面的溫度愈高，從上表面散發的熱量就愈多，因而降溫就愈快，凍結也就愈快。這便是熱牛奶比冷牛奶先結凍的秘密。但後來其他研究人員的實驗和上面的實驗結果就不大相同了。有研究人員用純淨水反覆做了類似實驗，結果始終沒有發現“姆潘巴現象”。還有對此感興趣的研究者通過實驗證實，只有當冰櫃內有顯著溫差、或牛奶含糖量不同、或糖沒有溶解、或做冰淇淋的液體中含有較多澱粉等非液體成分時，“姆潘巴現象”才會出現。這就是說“姆潘巴現象”是個別現象，其所包含的物理現象並不能否定我們的常識。
但姆潘巴現象並不是指熱水一定會比冷水先結冰，兩者的溫度如果有較大差異，那么仍然將是冷水先結冰。
硬水論
其一，在自然界能夠符合人類生活要求的水硬度不可能很高，否則會危害身體健康。所以，人類日常使用的硬水即使煮沸後其冰點溫度不會明顯上升，在一般的冰櫃降溫條件下很難出現熱水先結冰現象。不然的話熱水比冷水先結冰現象會經常發生，物理老師也不可能稱姆潘巴現象為謊言了。假若“硬水論”成立，前提是所有完成開水先結冰實驗的研究者都選用了硬度極高的、對人類有害的水，這顯然不符合常理。其二，從理論上講，在自然界裡有很多情況都可以讓水在煮沸後使其冰點溫度上升。例如：當水或牛奶被微生物污染後，冰點溫度會下降，但經過煮沸後冰點溫度也將上升，等等。
其三，根據水的基本物理特性，採用軟水也可以完成姆潘巴現象的實驗，在現實中用軟水完成這個實驗的例子也很多。
常識束縛
現在看來，姆潘巴現象作為一個結冰特例並沒有顛覆我們以往的有關常識，但它畢竟對我們的常識進行了一次激烈挑戰，豐富了我們對水的認識。如果我們被常識束縛，硬把這個怪異現象當做荒唐現象來看待，那么我們就不會對水在特殊條件下的結冰特點有新發現。相反，如果我們在尊重常識的同時，還善於擺脫常識的束縛，我們才會有新發現。還是以水為例，美國研究人員發現，用水分子可以做成水膜，這種水膜像蠟那樣能起到防水作用。他們在鈾的表面鋪上一層水膜，結果發現新潑上去的水就像雨點在打蠟的汽車上的表現一樣，很快被水膜趕走了。
還有，作為常識，人們都知道，水的冰點是0℃。但韓國一個科研小組發現，水在20℃時也可以凝結成冰。這些研究人員在使用掃描隧道顯微鏡觀察電子如何穿過一層水膜，到達水膜下的電極的過程中，獲得了這個意外發現。在觀察過程中，他們通過檢測儀器顯示的異常數據得知，掃描隧道顯微鏡的帶電金屬尖端在水膜中上下震動時遭到阻礙。之所以會這樣,原因是下降中的金屬尖端下方的水分子瞬間凝固，形成了對尖端的阻礙。後來經過反覆實驗證實，隨著掃描隧道顯微鏡的帶電金屬尖端不斷下降，它與水膜下面電極的距離也就越近，而兩者越近，兩者之間形成的電場就越強。當達到大概2個水分子距離的時候，在強電場作用下，水轉化為固體形態。
如果研究人員固守只有降溫才能把水變成固體的常識，他們就很難獲得這個重大發現。
此外，以往我們認為水分子形象是互相手拉手像金字塔那樣的四面體，四面體，而是多種多樣的。研究還發現，水還能凍結成13種典型的結晶體。
僅僅是司空見慣的水，就有如此多怪異的特性，自然界中一定有無數的怪異現象，挑戰著我們的常識。
產生的原因
姆潘巴現象根據中學物理理論：熱水與冷水在同質同量同外部環境溫度條件下不但它們的溫度在變化，它們各自的密度、體積、質量和密封狀態下受到的氣壓等等都在發生變化，使得初溫高的水降溫速度始終快於初溫低的水，只要外部環境溫度持續下降，最終必然是初溫高的水溫度更低。（註：在常壓條件下，當二者初始溫度均不低於４℃時恆成立；當二者初溫均不高於４℃時不成立；當二者中其一不高於４℃，另一不低於4℃時，則需針對它們的初始溫度、密度、體積、質量和密封狀態下的氣壓等展開討論。）姆潘巴問題討論初始溫度分別為35℃的水和100℃的水，二者均高於４℃，因此會產生姆潘巴現象．
1.冰櫃溫度並不均勻，如果姆潘巴將其冰盒正巧放在冷卻管附近，甚至與冷卻管相接觸，完全有可能熱牛奶比冷牛奶先結冰；
2.如果姆潘巴不喜歡吃甜，在冰淇淋中少放了糖，或者因為匆忙沒來得及攪拌、糖粒沉在盒底形成固體，實驗證明可先結冰；
3.姆潘巴自製的冰淇淋中不僅牛奶加糖，還加入了澱粉類物質，在其少放糖、少放牛奶時會先結冰；
4.擺放的位置靠近冰櫃導熱管。
難以解釋的現象
姆潘巴現象最先肯定“姆潘巴現象”存在的那位博士在對其進行細緻研究過程中發現，當把熱水放入電冰櫃冷卻的最初時刻，熱水水體的上表面與底部不存在溫度差，但一經急劇冷卻，溫度差就立即出現，其中初溫為70℃的熱水內產生的高低溫度差接近14℃，而初溫為47℃的熱水內產生的高低溫度差只有10℃。這說明在凍結前的降溫過程中，較熱的液體的溫度差在一段時間裡大於相對較冷的液體的溫度差。但為什麼溫差大的水要先凍結呢？這只能有一種解釋比較合理，那就是水體上表面的溫度愈高，從上表面散發的熱量就愈多，因而降溫就愈快，凍結也就愈快。這便是熱牛奶比冷牛奶先結凍的秘密。
但後來其他研究人員的實驗和上面的實驗結果就不大相同了。有研究人員用純淨水反覆做了類似實驗，結果始終沒有發現“姆潘巴現象”。還有對此感興趣的研究者通過實驗證實，只有當冰櫃內有顯著溫差、或牛奶含糖量不同、或糖沒有溶解、或做冰淇淋的液體中含有較多澱粉等非液體成分時，“姆潘巴現象”才會出現。這就是說“姆潘巴現象”是個別現象，其所包含的物理現象並不能否定我們的常識。
發現證據
姆潘巴現象 布朗里奇認為，雜亂無章的雜質才是導致熱水更快速凍結的關鍵因素。過去10年時間裡，他利用空閒時間進行了數百次有關姆佩巴效應的實驗，最終發現這種效應基於不穩定過度冷卻現象的證據。
布朗里奇說：“水幾乎從不在溫度降到零度時凍結，通常是在更低溫度下才開始凍結，也就是所說的過度冷卻現象。凍結點取決於水中與冰晶形成有關的雜質。通常情況下，水可能含有幾種類型雜質，其中包括塵粒、被溶解的鹽類以及細菌，每一種雜質都能在特定溫度下觸發凍結機關。核化溫度最高的雜質決定了水的凍結溫度。”
布朗里奇對兩個同樣溫度的水樣——20攝氏度的自來水——進行了實驗。他把水樣裝入試管，而後放入冰櫃中冷凍。由於雜質的隨機混合導致其擁有更高凍結點，其中一個水樣將首先凍結。如果這種差異足夠大，姆佩巴效應便會出現。布朗里奇選擇自然凍結點更高的水樣，並將其加熱到80攝氏度，另一個則只加熱到室溫，而後將試管放回冰櫃。他表示，如果熱水凍結點至少高出5攝氏度，其凍結速度往往會超過冷水。
可能讓人感到驚訝的是，區區5攝氏度就是一個足夠大的差異，幫助溫度更高的水首先“衝過終點線”。而如果以60攝氏度作為起步點，它們在這場凍結較量中便要以失敗告終。物體與周圍環境——具體到這項實驗，指的就是冰櫃——的溫差越大，其凍結的速度就越快。也就是說，在溫度較低的水樣達到零下7攝氏度這一凍結點前，熱水樣首先達到零下2攝氏度這一凍結點，進而以更快的速度凍結，
為什麼其他人沒有注意到這一點？布朗里奇表示，其他人在一次研究一個因素時並沒有很好地控制實驗環境，例如必須控制容器的類型以及水樣在冰櫃中的位置。但布朗里奇所做的工作不可能終結有關姆佩巴效應的爭論。美國密蘇里州聖路易斯華盛頓大學的喬納森·卡特茲便持懷疑態度。
根據卡特茲的理論，加熱能夠驅除二氧化碳等雜質，進而提高水的凍結點。這也就意味著，加熱實際上提高了水首先凍結的機會，而不是布朗里奇所說的與雜亂無章的雜質有關。他說：“他可能發現了一種與姆佩巴類似的過度冷卻效應。”
