原理是：过冷。过冷水（supercooled water）是指温度低于摄氏零度的液态水。这在物理概念上来说是一种特殊现象的存在，让很多的学生有很神奇的感觉。其实这只是水的一种特殊状态。也就是说，温度低于凝固点但仍不凝固或结晶的液体称为过冷液体。过冷液体是不稳定的，只要投入少许该物质的晶体，便能诱发结晶，并使过冷液体的温度回升到凝固点。这种在微小扰动下就会很快转变的不稳定状态称为亚稳态。
产生原因：这是由于晶体内分子或原子的排列是有规律的，而液体内则是无规律的。而结晶中心有助于这种无序到有序的转化。液体越纯净，结晶中心越难形成。如果降低至凝固点以下仍未形成，则过冷。当用适当的方式缓慢冷却饱和溶液时，可使其变成过饱和而不析出溶质的结晶，这种现象也称为过冷，这种溶液称为过冷溶液。过冷溶液也是不稳定的。
水的冻结：水的冻结包括降温和结晶两个过程。降温过程中水中开始形成稳定晶核时的温度或温度开始回升的最低温度，称为过冷临界温度或过冷温度。过冷温度必然比冰点低，但一旦温度回升到冰点后，只要水仍不断地冻结并放出潜热，水冰混合物的温度就始终保持在0摄氏度。另外，过冷液体凝固的过程是十分迅速的，通常只需要很短的时间。对过冷液态金属而言，由于在凝固时瞬间放出大量的潜热，会发出亮光，称为辉光。