Parece una de esas afirmaciones absurdas que uno descarta de inmediato: en ciertas condiciones, un recipiente de agua caliente puede congelarse antes que otro idéntico de agua fría. Choca de frente con el sentido común, porque el agua caliente tendría que enfriarse primero hasta la temperatura del agua fría y solo después seguir bajando hacia el punto de congelación. Sin embargo, este fenómeno se ha observado una y otra vez a lo largo de la historia, tiene nombre propio, el efecto Mpemba, y lo más sorprendente es que la ciencia aún no se pone del todo de acuerdo sobre por qué ocurre, ni siquiera sobre en qué condiciones exactas se produce.
La pregunta de un estudiante al que se rieron
El nombre del efecto procede de un adolescente de Tanzania. En 1963, un estudiante de secundaria llamado Erasto Mpemba preparaba helado en clase de cocina. La receta pedía hervir la mezcla de leche y azúcar y dejarla enfriar antes de meterla en el congelador, pero Mpemba tenía prisa por asegurarse un sitio en el aparato, que compartían muchos alumnos, y metió su mezcla todavía caliente. Para su desconcierto, se congeló antes que las de sus compañeros, que habían dejado enfriar la suya.
Cuando planteó la aparente contradicción a su profesor, este se burló de él y le dijo que debía de estar confundido. La cosa habría quedado ahí de no ser porque, años después, un físico llamado Denis Osborne visitó la escuela para dar una charla. Mpemba, con valentía, le hizo la pregunta que nadie le había tomado en serio. En lugar de reírse, Osborne se llevó la duda al laboratorio, hizo experimentos y confirmó que, efectivamente, bajo ciertas condiciones el agua caliente se congelaba antes. En 1969 ambos publicaron juntos un artículo, y el fenómeno quedó bautizado con el apellido de aquel estudiante al que habían ridiculizado.
Un misterio con más de dos mil años
Lo cierto es que Mpemba no descubrió nada nuevo, sino que redescubrió algo muy viejo. Ya en la Antigüedad, Aristóteles había señalado en sus escritos sobre meteorología que el agua que ha sido calentada previamente se enfría más deprisa, y describía cómo la gente ponía primero el agua al sol cuando quería enfriarla rápido. Siglos más tarde, pensadores de la talla de Francis Bacon y René Descartes, en los albores de la ciencia moderna, también dejaron por escrito observaciones parecidas.
El efecto, por tanto, ha sido observado, anotado y olvidado repetidamente durante más de dos milenios. Cada generación parecía toparse con él, quedarse perpleja y no llegar a una explicación satisfactoria, hasta que la anécdota del helado tanzano lo devolvió a la atención de los físicos en el siglo XX. Que una observación tan sencilla haya resistido tanto tiempo sin una respuesta clara dice mucho sobre lo engañosamente complejo que es el proceso de congelación del agua.
Qué dice exactamente el efecto
Conviene precisar la afirmación, porque las exageraciones han hecho mucho daño. El efecto Mpemba no dice que el agua caliente se congele siempre antes que la fría; eso sería sencillamente falso. Lo que sostiene es que, bajo determinadas condiciones, un volumen de agua que parte de una temperatura más alta puede llegar a congelarse antes que otro que parte de una temperatura más baja. Las dos palabras clave son «determinadas condiciones».
Y ahí está el quid de la cuestión. El resultado depende de multitud de factores: la forma y el material del recipiente, la cantidad exacta de agua, si está tapada o al aire, la presencia de gases disueltos, las corrientes dentro del líquido, la temperatura y la circulación del aire del congelador, e incluso de cómo definamos el momento en que el agua «se ha congelado». Cambiando cualquiera de esas variables, el efecto puede aparecer, desaparecer o incluso invertirse. Por eso reproducirlo de manera fiable en un experimento controlado resulta mucho más difícil de lo que sugiere la simpática anécdota del helado.
Las explicaciones candidatas
A lo largo de los años se han propuesto varios mecanismos para explicar el fenómeno, y lo más probable es que no exista una única causa, sino una combinación que varía según las circunstancias. Una de las ideas más intuitivas es la evaporación: el agua caliente pierde parte de su masa en forma de vapor, de modo que al final queda menos cantidad de agua por congelar, lo que acelera el proceso. Otra explicación apunta a las corrientes de convección: en el agua caliente, las diferencias de temperatura generan movimientos internos más vigorosos que reparten y liberan el calor de manera más eficiente.
Se ha sugerido también que el calentamiento expulsa los gases disueltos en el agua, como el aire, y que un agua con menos gases se congela de forma distinta. Otro factor importante es el sobreenfriamiento: el agua puede permanecer líquida por debajo de cero grados hasta que algo desencadena la formación de hielo, y el agua fría y el agua caliente pueden sobreenfriarse de maneras diferentes, alterando el orden en que solidifican. En los últimos años, algunos investigadores han explorado incluso el papel de los enlaces de hidrógeno, esos vínculos entre las moléculas de agua que le dan tantas propiedades peculiares, como posible pieza del rompecabezas.
Por qué es tan difícil de demostrar
La abundancia de explicaciones candidatas revela, en realidad, que ninguna se ha impuesto de forma definitiva. Y en la última década el propio efecto ha sido puesto en duda. En 2016, un estudio riguroso trató de reproducirlo en condiciones muy controladas y tuvo serias dificultades para observarlo de manera consistente. Sus autores señalaron un problema de fondo: definir con precisión cuándo un recipiente de agua está «más frío» o «se ha congelado» es más complicado de lo que parece, porque la temperatura no es uniforme dentro del líquido y depende de dónde se mida.
Esto ha abierto un debate honesto y muy sano dentro de la física. Algunos investigadores sostienen que el efecto es real pero muy sensible a las condiciones, mientras que otros creen que en muchos casos se debe a artefactos experimentales, es decir, a variables mal controladas que dan la impresión de un fenómeno que no es tan robusto. Lejos de ser un fracaso, esta discusión es un ejemplo perfecto de cómo funciona la ciencia: observando, midiendo, dudando y corrigiéndose a sí misma sin dar nada por sentado.
La ciencia de no tener todas las respuestas
Puede resultar desconcertante que, en pleno siglo XXI, con sondas explorando el sistema solar y ordenadores capaces de simular galaxias, sigamos discutiendo sobre algo tan cotidiano como el agua que se congela en el congelador de casa. Pero ahí reside precisamente el encanto de este pequeño enigma. Nos recuerda que lo aparentemente sencillo puede esconder una complejidad enorme, y que aún quedan preguntas fascinantes al alcance de cualquiera con curiosidad y ganas de experimentar.
El efecto Mpemba encierra también una lección de humildad intelectual. Frente a la tentación de dar respuestas rotundas a todo, la actitud científica más valiosa consiste en reconocer con franqueza los límites de lo que sabemos. Aristóteles lo intuyó, Descartes lo anotó y un estudiante tanzano al que se rieron lo devolvió al primer plano. Que todavía no tengamos una explicación cerrada no es una debilidad de la ciencia, sino una invitación abierta: la próxima persona que ayude a resolver el misterio del agua caliente que se congela antes podrías ser tú, con dos recipientes y un poco de paciencia.
