水在105摄氏度时会结冰，是真的吗？类似的反物理现象还有哪些？

在我们一般的认知中，水有三种状态：固态（冰）、液态（水）、气态（水蒸汽）。而一般情况下，水会在100摄氏度时就会汽化，成为水蒸汽，这也是常识性的东西了。

那说水在105摄氏度时会结成冰，那不是违反了物理定律了么？

105摄氏度时确实出现了水结成冰的现象，但是这个是有条件的，而且这时候结成的冰和日常我们所说零度时的固态冰并不一样，这时结成的是晶并不是冰。

详细得看一下这个实验了。

这项研究应该是2018年年国外科学团队发现的，当把直径只有1.8纳米的管状碳纳米管放入盛满水的容器中时，让直径只有0.5纳米的单个水分子进入这个纳米管中，然后加热至105摄氏度时竟然出现了纳米管凝固被堵塞，并且这个凝固现象中实际上其中的水分子温度并没有降低，但水分子却形成了和冰结构类似的固体。

这一现象也一反常态，水加热是不可能会凝固或者结冰的，但是在某种特性的情况：几个水分子和狭小的纳米容器内可以实现，但目前还并不清楚，这个凝固的状态和碳纳米管本身有没有发生反应。

那类似的反物理现象还有没有其他的例子呢？

光学黑洞
顾名思义，所有的光在遇到这个器件的时候，都有去无回。
光学黑洞实际上是用电磁材料来控制电磁波的路径，来模拟光掉进黑洞时的路径变化。从这个角度来说还是挺有意思的。

负折射率材料
负折射率材料在上个世纪还一直以为是不存在的，现在都造出来了。一般实现负折射介质是采用超材料，当然光子晶体也是可以的。

如果对超材料感兴趣可以点击这里，我对它做了比较详细的介绍：
地铁内超高速 Wi-Fi 中的超材料到底是什么，怎样 「剪裁」电磁波？

负折射率材料有很多反直观的特性，比如逆契伦科夫辐射。
什么是契伦科夫辐射？
契伦科夫辐射一般来说是物体运动速度大于介质里面波的传播速度。这里的波可以是电磁波，声波，水波等。

所以摩托艇在水面滑行产生的水纹就是契伦科夫辐射。飞机超音速飞行时引发的音爆也是由于契伦科夫辐射。

在电磁波中：
对于折射率为2的介质，电磁波的极限速度为0.5c（c是电磁波在真空中的速度），如果一个高能粒子以0.6c的速度射入这种介质，就会产生所谓的契伦科夫辐射。所以应该是这样的：

注意，在这里能量传播方向跟波的传播方向相同。

如果将材料替换为负折射率材料，那么很神奇的事情发生了：

可以看到能量传播方向跟波的传播方向正好相反。

还有逆多普勒效应，就是电磁波波源离你远去的时候，你发现它的频率在增加。

利用负折射率材料还可以制作完美的透镜，电磁波携带的所有的信息都可以恢复，没有衍射极限的问题了，也就是超透镜。

光子晶体
光子晶体是模拟固体物理中的晶体得到的。这就很神奇了，它跟晶体一样有禁带。
首先看看光子晶体怎么实现，它是这样的：

蓝色的普通的介质，比如介电常数为8的材料，其他的是空气。
照理来说，这种材料是不可以完全阻挡电磁波传播的，但是如果它排成这种周期结构，在某些频率下，它就可以禁止电磁波传播。所以就可以用来束缚电磁波，做成波导：

有人问这东西有什么用，波导不是可以用金属来做吗。但是在光频道，金属就不再是金属了，它们变成了普通的介质。所以光子晶体具有做光器件的潜力。它还可以做成三维的，就变成了类似光纤的东西。注意它跟光纤不一样，光子晶体是在亚波长尺度调控光波。