例如要加热一片披萨，你很可能不会考虑先把它放在冰箱里先冷冻一下。但一项理论研究表明，作为加热前的第一步，冷却可能是加热某些物质材料的最快方式。事实上，物理学家发表在《物理评论快报》期刊上的一项研究中计算出，这种预冷有时会导致加热速度成倍增加，这个概念与Mpemba效应相似。Mpemba效应是一种违反直觉的观察结果，即热水有时结冰的速度比冷水快（SN：1/6/17）。
科学家们对于为什么会出现（姆潘巴效应）Mpemba效应仍然没有达成一致，而且很难始终如一地重现这种效应。西班牙巴达霍斯埃克斯特雷马杜拉大学的物理学家安德烈斯·桑托斯说：这项新研究是从不同的角度思考姆潘巴效应等效应的一种方式。这种更快加热的潜力实际上并不适用于披萨片，而是适用于某些简化的材料理论模型，科学家们利用这些模型进行计算，以帮助他们理解真实的材料。
以色列雷霍沃特魏兹曼科学研究所的物理学家阿米特·加尔和奥伦·拉兹研究了一种名为伊辛模型的理论系统，伊辛模型是一个由原子组成的二维网格，其磁极可以指向上或下。特别是考虑了伊辛模型的一个版本，在该模型中，相邻原子倾向于将它们的极点指向相反方向，这种行为被称为反铁磁性。在该系统中，在预冷阶段之后，加热可以发生得更快。
要产生新效应，除了受预冷影响的均匀温度之外，还必须有系统的一些相关属性。否则，预冷和复温的系统和没有预冷和复温的系统之间没有区别，但温度并不能说明全部情况。在反铁磁性伊辛模型的情况下，研究人员考虑了所有原子产生的总磁化强度，以及有多少磁体指向它们相邻原子的相反方向。冷却材料可以改变这两种属性之间的比例，从而使加热过程更快进行。
拉兹希望物理学家下一步可能会在真正的材料中寻找这种效应，比如磁性合金。西班牙多诺斯蒂亚国际物理中心的物理学家阿道夫·德尔·坎波(Adolfo Del Campo)说：前景令人兴奋，科学家们一直在寻找方法来加快微型机器的加热速度，这些机器遵循量子力学的规则，可以绕过标准机器的一些限制(SN：4/1/19)。如果能在这样的微型机器上利用这种效应，将会非常方便。
加热连接到温控烤箱的系统最快方式是什么？直观的答案是只使用可用的最热温度。然而本研究表明，通常可以实现指数级更快的加热方案。令人惊讶的是，该效应可以有一个预冷阶段，在加热之前对系统进行冷却，大大缩短了加热时间。为了在多体系统中演示这种改进，研究开发了一种基于投影的方法，可以在大系统中找到这样的效应，就像在二维反铁磁伊辛模型上所演示的那样。
博科园｜www.bokeyuan.net
博科园｜研究/来自：魏茨曼科学研究所
参考期刊《物理评论快报》
DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.060602
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