反常冷却与加热——姆佩巴效应及其逆效应

在某些条件下，冷却一个高温系统比冷却一个初始温度较低的相同系统所需的时间更短。这种现象——即“姆佩巴效应”——在水中广为人知，最近在其他系统中也被观察到。然而，目前没有单一的通用机制能够解释这种反直觉行为。利用非平衡态热力学的理论框架，我们提出了一种适用于该效应的广泛机制，推导了其在马尔可夫动力学中出现的充分条件，并预测了加热过程中的逆姆佩巴效应：在适当条件下，一个低温系统可以比初始温度较高的相同系统更快地加热。我们的结果表明，在许多此前从未被证明存在该效应的系统中，应该有可能观察到姆佩巴效应及其逆效应。