Горячая вода иногда замерзает быстрее холодной: как такое возможно?

1 дн. назад

Почему горячая вода иногда замерзает быстрее холодной?

Есть один физический парадокс, который звучит как ошибка: горячая вода иногда может замерзнуть раньше холодной.

Кажется невозможным. Ведь горячей воде сначала нужно догнать холодную по температуре, а потом еще превратиться в лед. Но такое действительно наблюдали.

Причем история этого эффекта началась гораздо раньше, чем может показаться. Еще Аристотель больше двух тысяч лет назад писал о странном наблюдении: если нужно быстро охладить горячую воду, ее стоит выставить на солнце. Но название у явления появилось гораздо позже.

В 1960-х годах танзанийский школьник Эрасто Мпемба готовил смесь для мороженого и заметил, что горячая смесь иногда замерзает быстрее холодной. Он рассказал об этом учителю физики Денису Осборну. Осборн сначала тоже не поверил.

Но они решили проверить наблюдение экспериментально. В 1969 году Мпемба и Осборн опубликовали результаты своих опытов в журнале Physics Education. Так странное наблюдение школьника стало научной проблемой, которую начали изучать уже физики (странно, что они не узнали об этом раньше).

За следующие десятилетия ученые провели множество экспериментов, но получили неприятный для простой истории результат: эффект не удавалось стабильно воспроизводить в одинаковых условиях.

В 2012 году группа японских исследователей провела независимые эксперименты в пяти университетах и научных организациях. Эффект им действительно удалось наблюдать, но повторить его снова и снова при одинаковых исходных условиях оказалось практически невозможно.

В 2016 году физики Генри Бёрридж и Пол Линден пошли еще дальше. Они провели тщательно контролируемые эксперименты и опубликовали работу с весьма провокационным названием: «Questioning the Mpemba effect» — «Ставя эффект Мпембы под вопрос». В их опытах они не обнаружили, что горячая вода в обычных условиях охлаждается быстрее холодной.

Казалось бы, всё — эффект разоблачен но нет.

В 2020 году физики Авинаш Кумар и Джон Бехофер провели эксперимент с коллоидной системой и показали воспроизводимый вариант так называемого эффекта Мпембы. Правда, это был уже не обычный стакан воды, а специально подобранная физическая система. Их работа была опубликована в Nature.

А что происходит именно с водой? Здесь ученые рассматривают сразу несколько факторов. Горячая вода быстрее испаряется — значит, жидкости остается меньше. В ней сильнее перемешиваются слои воды, то есть возникает более активная конвекция и меняется теплообмен. При нагревании меняется количество растворенных газов.

А еще есть переохлаждение: вода иногда может оставаться жидкой уже при температуре ниже нуля. Если холодный образец переохладился сильнее, он может начать образовывать лед позже горячего.

И вот совсем свежий эксперимент.

В 2026 году физики Алексей Финкельштейн и Андрей Климов опубликовали работу, в которой специально исследовали замерзание воды. Они обнаружили, что эффект проявлялся в тех условиях, когда температура морозильной среды была близка к температуре, при которой начиналось образование льда. При этом разброс времени замерзания оказался настолько большим, что иногда горячий образец действительно успевал замерзнуть первым. Авторы связывают это прежде всего со случайным характером зарождения льда — невозможно точно предсказать, когда именно в конкретной емкости начнут формироваться первые кристаллы.

А еще в 2026 году вышел эксперимент ученых А. Джанни, С. Б. Ампудиа и Э. Д. Дальберга. Они сделали 176 измерений и получили эффект Мпембы в 46 или 58 случаях — в зависимости от того, каким именно способом его определяли. Исследователи пришли к выводу, что большую роль играют колебания конвективных потоков воздуха вокруг емкостей и различия в переохлаждении воды.

То есть ответ оказался гораздо интереснее простой фразы «горячая вода замерзает быстрее».

Нет, горячая вода не обязана замерзать быстрее холодной.

Но при определенных условиях такое действительно происходит — и физики продолжают разбираться, какие именно процессы дают этот эффект.

Эрасто Мпемба заметил странность, которой сначала никто особенно не верил. Прошло больше полувека, появились точные приборы, десятки экспериментов и целая научная литература — а простой стакан воды всё равно способен поставить физикам интересную задачу.

Горячую воду замораживать я, конечно, не пыталась, но меня часто ставило в тупик, когда я видела незамерзшую воду при нулевой температуре. Какой-то диссонанс возникал в голове. Я же знаю температуру замерзания воды, а это как объяснить? Чертовщина какая-то.

Я это объясняла тем, что я ведь не замеряла температуру в том конкретном месте или тем, что я ведь далеко не физик, так что, видимо, я какие-то факторы не учла. Выходит, что так оно и есть. Причём все факторы учесть не могу не только я, но и ученые с лабораториями. Вот такая интересная история из ничего)

Собственно умные люди ничего особо так и не смогли доказать. Вот уж диво дивное - стакан воды способен поставить ученых со всего мира в тупик. Что уж тут говорить про космос.

вода

исследования

наука

учёные

эксперимент

znatok

1 ч. назад

Как будто что-то на уровне городских мифов
Кстати, есть более интересная тема - это про разные виды льда - лед 2, лед 3 и др. Лед тоже разный бывает с разными свойствами:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%91%D0%B4_II

Вставать сразу или отложить будильник: как правильно просыпаться по утрам

KateChe

6 ч. назад

В детстве меня всегда учили, что утром нужно вставать сразу же после того, как прозвонил будильник. Но во взрослом возрасте я крайне редко встаю после первого же звонка, чаще всего я несколько раз откладываю будильник, а на случай, если я нечаянно совсем отключу его на телефоне, завожу несколько «запасных». Так как же правильно вставать по утрам? Как оказалось, ученые провели на этот счет сразу два масштабных исследования.

Анализ работы фитнес-гаджетов

В 2025 году в журнале Scientific Reports были опубликованы результаты масштабного исследования, в котором участвовала 21 тысяча добровольцев. В ходе эксперимента ученые собирали данные с фитнес-браслетов и колец, которые круглосуточно считывают информацию о физическом состоянии испытуемых, а также проводили регулярные опросы касательно их самочувствия.

Как выяснилось, большинство людей, которые несколько раз откладывают будильник, в первый час после пробуждения жаловались на сонливость, рассеянность, заторможенность. Ученые у таких добровольцев отмечали нарушение ритма дыхания и биения сердца, что характеризуется как микростресс для организма в целом.

Исследовав в общем около 3 млн. часов сна, ученые сделали вывод, что откладывание будильников на постоянной основе может приводить к ухудшению общего самочувствия и снижению когнитивных функций. При этом не нужно забывать, что хотя в эксперименте и участвовало много людей, он проводился вне лаборатории, т.е. испытуемые могли испытывать постоянный стресс или недомогание не только из-за откладывания будильников, но по другим, вообще не связанным с этим причинам. Поэтому я склонна больше доверять другому исследованию.

Лабораторное исследование

На год раньше, в 2024 году, в Journal of Sleep Research вышла статья о результатах лабораторного эксперимента, который провели ученые из Стокгольмского университета и Каролинского института. Сначала они провели опрос среди 1732 человек касательно того, как они просыпаются и как чувствуют себя по утрам. Потом они отобрали 31 добровольца, которым проводили полисомнографию (во время сна на них были датчики, отслеживавшие активность мозга и состояние здоровья в целом). В один день им нужно было вставать сразу после звонка будильника, на следующий же день будильник можно было откладывать несколько раз в течение получаса.

Лабораторные тесты показали, что откладывание будильника практически не влияет на когнитивные способности человека. Если же скорость реакции и была незначительно снижена, через 30-40 минут все функции приходили в норму (а большинство опрошенных выходили из дома как раз через 30-60 минут после пробуждения). Более того, оказалось, что такой способ пробуждения некоторым людям, наоборот, помогает просыпаться более плавно и чувствуют они себя при этом лучше.

Научный и мой личный вывод

Исходя из всего указанного выше, я делаю такой вывод: каждый может просыпаться по утрам так, как ему удобнее, на состояние здоровья ваши отношения с будильником сильно не влияют.

При этом важно оставлять себе время на «раскачку» после пробуждения, желательно не меньше 40 минут, особенно если вам нужно садиться за руль или вы работаете удаленно и ваша работа требует большого внимания. За это время вы в любом случае окончательно проснетесь, а ваша скорость реакции и концентрации придут в норму.

А какие у вас отношения с будильником? Может быть у вас есть какие-то лайфхаки, как просыпаться быстрее и чувствовать себя лучше? Давайте обсудим в комментариях!

Показать полностью...

Как рак за пару секунд обманывает наш иммунитет

Anton1987306

12 дн. назад

Наткнулся на исследование оксфордских ученых и, честно, немного завис над ним. Они разобрались, что происходит в той самой точке, где Т-клетка встречается с опухолью и должна за считанные секунды решить - атаковать или отступить. И оказалось, что рак умеет буквально перехватывать управление этим решением.

Смотрите, как это устроено. Т-клетка ощупывает окружающее пространство микроворсинками - такими тонкими выростами, похожими на пальцы. Когда она касается клетки-мишени, образуется крошечный плотный контакт, наноразмерный. Именно там встречаются рецептор Т-клетки и белок PD-1 - тот самый «тормоз» иммунной системы.

Раньше было непонятно, как клетка умудряется сводить воедино сигналы «атакуй» и «отступи», которые приходят одновременно с разных рецепторов. Ученые покрутили модель туда-сюда - меняли число рецепторов, длину доменов, силу связывания, форму клеток - и увидели картину: буквально сразу после контакта включается PD-1 и начинает глушить активацию Т-клетки.

Дальше интереснее. Опухолевая клетка как будто специально цепляется за PD-1 на поверхности иммунной клетки, запускает тормозной сигнал - и Т-клетка теряет боеспособность прямо на месте. Мало того, включившийся PD-1 не дает образовываться новым контактам, то есть не позволяет иммунной клетке распространить атаку дальше, и подключает молекулу SHP2, которая обрывает сигнал раньше времени. Получается такая многоступенчатая блокировка - рак не просто прячется, он активно выключает атакующего.

Отдельно зацепило то, что нашли по ниволумабу - это один из главных препаратов-ингибиторов PD-1, которым лечат онкологию. Оказалось, что в определенных условиях сам препарат на короткое время немного активирует тот путь, который должен блокировать. То есть даже лекарство, созданное против этого механизма, может на секунду сработать не так, как задумано.

Ученые говорят, что это открытие может лечь в основу новых антител - таких, которые не дадут PD-1 «захватываться» и будут блокировать контрольные точки эффективнее, чем нынешние препараты.
От себя скажу так: меня всегда удивляло, насколько рак «умный» на клеточном уровне, хотя это, конечно, просто эволюция отбирает самые живучие клетки.

Но когда читаешь про то, что опухоль буквально за секунды успевает перехватить контроль над иммунным ответом, начинаешь по-другому смотреть на всю эту гонку между медициной и болезнью. Хочется верить, что понимание таких деталей - на уровне наноконтактов - и правда даст врачам инструмент побороть рак не через грубую химию, а через точечное вмешательство именно в эту точку принятия решения. И судя по тому, что даже существующие препараты типа ниволумаба ведут себя не совсем так, как мы думали, - работы тут еще непочатый край.

Показать полностью...

В мозге вашего ребенка живут клетки, которые не принадлежат ему. И это не фантастика

Anton1987306

19 дн. назад

Есть открытия, которые сперва пугают, а потом оказываются на удивление трогательными. Вот прямо такое: в мозге детей нашли живые клетки их матерей - не просто следы, а полноценно работающие, встроенные в нервную ткань. И держатся они там не пару месяцев, а десятилетиями, возможно - всю жизнь. Зачем они там нужны, толком никто объяснить не может. Но факт остается фактом: ваш мозг, вполне вероятно, не на 100% состоит из «вас».

За исследование взялась команда под руководством Канаана из онкоцентра в Сиэтле (он же центр Фреда Хатчинсона). В работу пошли ткани мозга детей, перенесших операции из-за тяжелой эпилепсии - возраст самый разный, от месячных младенцев до 19-летних. У мам этих детей отдельно собрали ДНК, чтобы было с чем сравнивать. Дальше - чистая математика: среди миллионов детских клеток искали те, что генетически принадлежат матери. И нашли у большинства - у 26 из 37 обследованных, это примерно 7 из 9. Причем клетки были не в одном уголке мозга, а рассыпаны по всей карте: и в лобных долях, и в височных, и в теменных, добрались даже до гиппокампа.

Если считать по-честному, на 100 тысяч детских клеток приходилось всего около двух материнских - капля в море. Но в одном образце гиппокампа их плотность внезапно подскочила до 459 штук. У 11 детей из выборки материнских клеток вообще не обнаружили, и вот тут исследователей ждал сюрприз: почти все дети с найденными клетками оказались первенцами в семье. А единственный ребенок, у кого клеток не нашли, первым не был - у него уже были старшие братья или сестры.

Откуда вообще берется этот «десант» из маминого организма - тоже разобрались. Это лейкоциты и стволовые клетки, которые еще во время беременности проходят через плаценту, а после рождения могут поступать с грудным молоком. И вот что интересно: иммунитет ребенка их не атакует, не считает чужаками, а спокойно дает превратиться в самые обычные клетки мозга - нейроны, астроциты, олигодендроциты, микроглию и даже сосудистые клетки.

На этом ученые не остановились и решили выяснить - это редкая аномалия или нормальное явление для человека вообще. Взяли образцы мозга у 29 людей без каких-либо отклонений в развитии, возраст от 22-недельного эмбриона до сорокалетних, плюс отдельно изучили троих мужчин за 80. Итог: чужие клетки нашлись у 78% - у 25 из 32 человек, и среди них был даже 90-летний мужчина. Правда, тут возникла загвоздка - точно доказать, что клетки именно материнские, не вышло: сравнивать было не с чем, ДНК мамы давно недоступна. Так что теоретически источником могли быть и другие родственники - близнец, старшая сестра или брат, а то и бабушка со стороны мамы.

Самое загадочное во всей этой истории - никто не знает, зачем эти клетки вообще нужны. То ли это просто побочка от того, как формируется плод внутри мамы, то ли природа специально придумала такой обмен, потому что мозгу это реально нужно для правильного созревания. Но если чужие клетки находят у большинства обследованных людей, независимо от возраста - случайностью это вряд ли назовешь.

Так что когда мама в следующий раз скажет «я всегда с тобой, даже когда меня рядом нет» - спорить не советую. Похоже, она права в самом что ни на есть буквальном, клеточном смысле.

Показать полностью...

Свекольный сок официально признали спортивным допингом - только легальным и полезным

Anton1987306

21 дн. назад

Ученые выяснили любопытную вещь: то, что вы пьете перед пробежкой, может значить не меньше, чем сама тренировка. Команда исследователей проанализировала три десятка научных работ с участием больше пяти сотен спортсменов разного уровня - и картина получилась предельно ясная. Простой свекольный сок из супермаркета реально влияет на результат, и это подтверждают не форумы фитнес-энтузиастов, а публикация в серьезном научном журнале Frontiers in Nutrition.

Разгадка кроется в нитратах - их в свекле и зеленых листовых овощах просто с избытком. Как только они попадают в тело, начинается цепочка превращений: нитраты становятся оксидом азота, а это вещество умеет расширять сосуды изнутри. Сосуды шире - кровь идет к мышцам активнее, кислорода и питания долетает больше. Заодно тот же оксид азота подстегивает работу митохондрий - клеточных станций, которые вырабатывают энергию. В итоге мышцы получают привычную порцию сил, но расходуют на это меньше кислорода.

Есть и четкий временной коридор для приема. Лучше всего сработал вариант, когда спортсмен пил 70-140 миллилитров концентрата или же полстакана-стакан обычного сока где-то за два часа до нагрузки. Ровно столько времени уходит на перестройку нитратов в оксид азота внутри организма. Если выпить сок на час раньше положенного, отдача уже не такая заметная - организм просто не успевает подготовиться.

Полезен напиток сразу в двух разных ситуациях. Он помогает и в коротких взрывных рывках, и на долгих дистанциях, где решает выносливость. В футболе, где игроки постоянно ускоряются и тормозят, эффект виден невооруженным глазом - сила мышечных сокращений растет, а усталость подкрадывается позже обычного. У любителей бега и велоспорта заметно поднимается максимальное потребление кислорода, а это как раз то, от чего напрямую зависит выносливость на дистанции.
Забавный нюанс: сильнее всего эффект проявляется именно у любителей, а не у профессионалов топового уровня.

Объясняется это просто - тело элитного атлета и так натренировано работать почти на пределе своих физических возможностей, поэтому запас для улучшения там минимальный.
Есть польза и вне спорта. У людей с хронической обструктивной болезнью легких сок помогает снизить давление и облегчает работу сердечно-сосудистой системы, из-за чего они способны проходить большее расстояние в тестах на выносливость.

Для человека, которому и так тяжело двигаться в обычной жизни, эти лишние метры без одышки - совсем не мелочь, а реальная разница в качестве жизни.

Показать полностью...

Кошки страдают от того, что делают сами хозяева

Anton1987306

21 дн. назад

Оказывается, чаще всего кошку выводит из себя не переезд, не гроза за окном и не новый корм, а обычные объятия хозяина, если они кошке не по душе. К такому выводу пришла доцент токийского университета Софии Ацуко Сайто, и звучит это довольно неожиданно для всех, кто привык считать, что чем больше тискаешь питомца, тем ему лучше.

Началось все с того, что российские СМИ в начале июля разобрали результаты зоологических исследований и обнаружили странную вещь - спрос на успокоительные для домашних кошек в стране заметно вырос за последние годы. Кошки как бы стали более нервными, а хозяева все чаще бегут за каплями и таблетками. Журналисты решили спросить у японского эксперта, что вообще происходит и откуда у питомцев берется весь этот стресс.

Ответ оказался проще, чем ожидали. Сайто объясняет, что дело часто в навязанном контакте. Если хозяин тискает кошку дольше, чем ей хочется, у нее реально растет уровень гормонов стресса - это подтверждено исследованиями, а не просто наблюдениями. И тут важный момент: кошки все разные. Одной нравится сидеть на руках часами, а другая терпит объятия от силы пару секунд и потом хочет, чтобы ее оставили в покое. Никакой универсальной нормы тут нет.

Особенно ярко это проявилось во время пандемии, когда все резко перешли на удаленку. Люди неделями не выходили из дома и от скуки или тревоги стали куда чаще брать кошек на руки, тискать, держать при себе дольше обычного. Кошкам это далеко не всегда нравилось. Именно тогда специалисты заметили, что животные стали вести себя иначе - чаще вылизываться без явной причины, зацикливаться на одних и тех же движениях.

По сути, это тот же стресс, только выраженный через тело.
Сайто советует просто внимательнее смотреть на самого питомца. Если кошка отстраняется, прижимает уши, начинает резко и часто бить хвостом - это не каприз и не плохое настроение с утра, а прямой сигнал «хватит». И в этот момент лучше отпустить, а не продолжать держать ее «еще чуть-чуть», потому что самому хозяину так приятнее.

Для сравнения, по данным на 2023 год, в России насчитывалось около 49,2 миллиона домашних кошек и еще порядка 2,8 миллиона бездомных. При таком количестве питомцев вопрос, где заканчивается забота и начинается лишний стресс для животного, точно не праздный.

Показать полностью...

кошки

наука

исследования

Простое правило, которое улучшит ваш сон уже сегодня

Anton1987306

26 дн. назад

А что если крепкий сон зависит от того, чем вы занимались весь день? Британские ученые провели масштабное исследование и пришли к выводу, который поначалу звучит слишком просто, чтобы быть правдой. Наш организм, оказывается, куда сильнее зависит от дневного света, чем мы привыкли думать. И стоит разобраться в этом механизме, как ночи и правда становятся спокойнее.

Ученые из Манчестера взялись выяснить простую на первый взгляд вещь: связан ли свет, который окружает нас в течение дня, с тем, насколько крепко мы спим ночью.

Для эксперимента собрали группу из 89 человек. Всем выдали компактные датчики, которые долгое время фиксировали так называемый меланопический свет - излучение того диапазона, к которому особенно чувствительны наши внутренние часы. Дополнительно добровольцы носили привычные фитнес-браслеты для контроля сна, и каждый вечер делали заметки о самочувствии. В результате накопилось свыше пятисот суток наблюдений - материала хватило, чтобы сделать обоснованные выводы.

Итог во многом ожидаемый для тех, кто занимается изучением сна. Наш быт устроен неправильно с точки зрения биологии. Днем большинство из нас находится в помещениях, где света откровенно не хватает, зато вечером происходит обратное - яркие лампы дома, подсветка экранов смартфонов и ноутбуков. Природой предусмотрен ровно противоположный сценарий.

Такая путаница выбивает циркадные ритмы из колеи, а следом тянется целый шлейф проблем - от повышенного риска хронических болезней до сбоев в работе памяти, обмена веществ и общего эмоционального фона.

Отдельно исследователи разобрали данные тех участников, чей световой режим в течение дня был наиболее ровным и предсказуемым. У этой категории людей сон оказался самым качественным и глубоким, причем большая его часть выпадала именно на первую половину ночи.

Всплыла и еще одна интересная деталь. Оказалось, что у людей с более выраженными нарушениями сна собственные представления о качестве отдыха сильнее всего расходились с реальными показаниями трекера. Другими словами, чем хуже человек спит на самом деле, тем менее объективно он способен это оценить.

Один из авторов работы, Алтуг Дидикоглу, обратил внимание на то, что ровные и предсказуемые световые привычки - это не какая-то мелочь, а базовая потребность организма. Телу важно ясно считывать, где день, а где ночь, и получать эти подсказки именно через освещение.

Из всего этого специалисты вывели практичный совет. Не допускайте резких перепадов между тусклым и ярким освещением на протяжении суток. Постарайтесь бывать на естественном свету днем как можно чаще, а к вечеру, наоборот, снижайте яркость домашнего освещения и откладывайте телефон подальше.

Показать полностью...

Зачем в США затапливали в океане вагоны метро

Marge

недавно

США устроили необычный эксперимент: тысячи вагонов метро затопили на дне океана. И это было не случайностью, а продуманным проектом.

Со стороны это выглядит странно и даже тревожно — будто речь идёт об экологическом вреде. Но идея была совсем другой. Перед погружением вагоны тщательно очищали: убирали все потенциально опасные вещества - масла, проводку, элементы с асбестом. В итоге оставался только безопасный металлический каркас.

Именно он и становился основой для новой жизни. Уже через несколько месяцев конструкции начинали обрастать морскими организмами. Сначала появлялись моллюски, затем мелкая рыба, а за ней приходили и более крупные виды. Спустя несколько лет такие «металлические скелеты» превращались в полноценные искусственные рифы, наполненные жизнью.

Всего на дно отправили более 2500 вагонов, и в этих районах действительно увеличилось количество рыбы. Для экосистемы это стало неожиданным плюсом, а рыбаки остались довольны результатом.

Показать полностью...

Вояджер 1 и Вояджер 2 - звездные капсулы времени

Nettle

14 ч. назад

В наше время, когда космос стал привычной темой для новостей и мемов, а запуски ракет воспринимаются почти как само собой разумеющееся, мало кто из рожденных после перестройки знает о том, как их дедушки и бабушки надеялись в далеком космосе найти разумную жизнь и передать привет от нашей планеты.

Виртуальные миры, быстрый обмен информацией, и первые дерзкие шаги человечества за пределы Земли кажутся новому поколению и не такими уж дерзкими. Об одном таком свершении, затерявшимся на фоне новых трендов и открытий, новой реальности, я хочу рассказать.
Если смотришь на небо где-нибудь за городом, кажется что там в глубинах космоса полно звезд и планет, но в реальности, из-за огромных расстояний между ними, космос можно назвать бесконечной пустотой. Там за миллиарды километров от Земли медленно, по меркам Вселенной, летят Вояджер 1 и Вояджер 2 – космические аппараты-зонды, запущенные с Земли в 1977 году в августе и сентябре. За каждый час они удаляются от нас примерно на 54 000 км.

Показать полностью...