Qu'est-ce que le mouvement brownien?
Le mouvement brownien est un phénomène dans lequel de petites particules en suspension dans un liquide ont tendance à se déplacer dans des trajectoires pseudo aléatoires ou stochastiques à travers le liquide, même si le liquide en question est calme. C'est le résultat de l'asymétrie dans les impacts cinétiques des molécules qui composent le liquide. La phase liquide, par définition, doit avoir une certaine température, ce qui signifie que ses molécules ou ses atomes doivent être excités thermiquement, se cogner et des objets y être suspendus. Pour imaginer ce phénomène, une personne peut imaginer le mouvement de balles de golf sur une table remplie de milliers de roulements à billes se déplaçant sur des trajectoires rapides.
L'expression mouvement brownien peut également faire référence à des modèles mathématiques utilisés pour décrire le phénomène, qui présentent des détails considérables et sont utilisés comme approximations d'autres modèles de mouvement stochastiques. Le mouvement mathématique est lié, mais plus structuré, à la marche aléatoire , dans laquelle le déplacement d'une particule est entièrement randomisé. Le phénomène a la propriété de Markov , terme de la théorie des probabilités qui signifie que l'état futur de la particule est entièrement déterminé par son état actuel, et non par aucun état passé. Utilisé dans ce sens, le concept mathématique est légèrement différent, mais très similaire au mouvement brownien physique.
Le scientifique qui a rendu le mouvement brownien célèbre est Albert Einstein, qui a attiré l'attention du grand public sur le phénomène en publiant un article à ce sujet en 1905, son annus mirabilis ou "année merveilleuse". Le phénomène a été observé dès 1765, mais il n'a pas été décrit ni étudié en détail avant les recherches du botaniste Robert Brown en 1827. Ce nom porte le nom de son travail. En tant que botaniste, Brown a d'abord observé l'effet du pollen flottant dans l'eau, où il est visible à l'œil nu. Après expérimentation, Brown a déterminé que les particules de pollen ne se propulsaient pas de manière indépendante, mais plutôt que leur mouvement était aléatoire.
Jean Perrin, un physicien français qui a ensuite remporté le prix Nobel, a jeté les bases du travail d'Einstein. Prenant exemple sur le mouvement brownien, il prouve une fois pour toutes que la matière est composée d'atomes et de molécules. Bien que la théorie atomique soit à l’origine de la thèse de John Dalton, physicien britannique des 18e et 19e siècles, elle a fait l’objet de controverses pendant plus d’un siècle et c’est le travail de Perrin qui a abouti à son acceptation universelle.