1
これは、エラスト・B・ムペンバというタンザニアの学生の話です。
彼は、冷蔵庫の使い方を間違えて、とんでもない発見をすることになります。
その体験が、いまだ解明されていない科学の謎を呼び起こしたのです。
ムペンバが発見した現象は、現在では「ムペンバ効果」として知られています。
これは、ある条件下では、非常に熱い、あるいは沸騰した液体が、冷たい液体よりも速く凍るという、非常に直感に反する考え方です。
2
ムペンバがタンザニアで偶然発見したのは、1963年、まだ13歳、中学生の時でした。
同年代の少年たちの間でよく行われていたのが、アイスクリーム作りでした。
牛乳を沸騰させて砂糖と混ぜ、冷蔵庫の冷凍コーナーに入れます。
沸騰したものを冷蔵庫に入れると壊れるので、まず室温まで冷やす必要がありました。
しかし、冷凍庫のスペースは限られているため、学生たちの間で競争となりました。
3
ある日、ムペンバは牛乳を沸かし始めました。
アイスクリームを作りたかった別の男の子は、ムペンバが牛乳を沸かしているのを見て、冷蔵庫に駆け込みました。
彼は、牛乳に砂糖を手早く混ぜると、沸騰させずに製氷皿に注ぎました。
ムペンバは、沸騰した牛乳が冷めるのを待って冷蔵庫に入れると、最後の製氷皿がなくなってしまうことを知っていました。
そこで、熱い牛乳を冷蔵庫に入れて、冷蔵庫をダメにする危険を冒すことにしました。
1時間半後、もう一人の少年とムペンバが戻ってみると、ムペンバのトレイはアイスクリームに凍っており、もう一人の少年のトレイはまだとろりとした液体になっていました。
4
物理の先生に、なぜあんなことになったのか尋ねました。
すると、「混乱したんだ。そんなことはありえない」という答えが返ってきました。
高校生になったムペンバは、もう一度先生に同じことを聞いてみることにしました。
しかし、先生の答えは同じで「私が言えるのは、あなたが混乱していたということです」。
5
ムペンバは、あきらめずに生物学の研究室で実験してみることにしました。
ある日の午後、彼は2つのビーカーに熱湯と水道水を入れ、研究室の冷蔵庫の冷凍庫に入れました。
1時間後、熱湯を入れたほうのビーカーに氷がたくさん入っているのを発見しました。
6
ある日、デニス・オズボーンという大学教授が物理学の講義をしに来て、ムペンバは専門家と話をする機会を得ました。
彼は繰り返し彼の質問をしましたが、この時はかなり違う反応を得ました。
教授はまず笑顔で「本当ですか？やったことがあるんですか？」と尋ねました。
ムペンバが「はい」と答えると、教授は「分かりませんが、大学に戻ったら、この実験をやってみます」と約束しました。
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オズボーン教授は約束を守り、自ら実験を行いました。
その結果、20℃までは氷点下の温度にほぼ比例し、20℃では最大100分かかることがわかりました。
しかし、それ以上の温度では、80℃の水でも40分と大幅に時間が短縮されました。
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この効果については、その後の実験でも明確にはなっていません。
同じような結果が出たという人もいれば、まったく効果が見られないという人もいるのです。
ムペンバ効果は、特定の実験状況に依存するようでした。
このため、物理学者の中には、この効果が本当に存在するのかどうか、懐疑的な人もいます。
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これは、液体が温度という一つの尺度だけで特徴付けられると思い込んでいることに起因しているのかもしれません。
しかし、液体には、気体の量、他の溶質の存在、対流の有無、容器内の異なる部分の温度変化の割合の違いなど、加熱によって変化する可能性のある特徴が他にもあります。
さまざまな温度の液体が、多くの異なる特性によって特徴付けられる可能性があることを認識することが重要です。
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理論より実験が重要であること、先入観にとらわれることの危険性、一見単純に見える物理学の問題でも判断が難しいことなど、科学における多くの重要な教訓を、ムペンバの発見は見事に物語っています。
また、理不尽な否定に直面したときの忍耐力の重要性も示しています。
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