ブラウン運動とは何ですか？

ブラウン運動は、問題の液体が穏やかであっても、液体に懸濁した小さな粒子が液体を通る擬似ランダムまたは確率論的な経路で移動する傾向がある現象です。 これは、液体を構成する分子の運動学的影響の非対称性の結果です。 定義上、液相にはある程度の温度が必要です。つまり、その分子または原子は熱的に励起され、互いにぶつかり、その中に物体が浮遊している必要があります。 この現象を想像するために、人は速い軌道で動く何千ものボールベアリングで満たされたテーブル上のゴルフボールの動きを想像できます。

ブラウン運動という表現は、現象を記述するために使用される数学的モデルを指すこともあります。これはかなりの詳細を持ち、他の確率的運動パターンの近似として使用されます。 数学的運動は、粒子の変位が完全にランダム化されるランダムウォークに関連していますが、より構造化されています。 現象には、確率論からの用語であるマルコフ特性があります 。これは、粒子の将来の状態が、過去の状態ではなく、現在の状態によって完全に決定されることを意味します。 この意味で使用される数学的な概念はわずかに異なりますが、物理的なブラウン運動に非常に似ています。

ブラウン運動を有名にした科学者はアルバート・アインシュタインであり、1905年に彼の個人的な年金の奇跡 、または「素晴らしい年」という論文を発表することで、この現象をより大きな物理学コミュニティの注目を集めました。 この現象は早くも1765年に観察されましたが、1827年に植物学者のロバートブラウンが研究するまで詳細には説明も研究もされていませんでした。 植物学者として、ブラウンは水に浮かぶ花粉の影響を最初に観察しました。それは肉眼で見ることができます。 実験を通じて、ブラウンは花粉の小片が独立して推進するのではなく、その動きが擬似ランダムであると判断しました。

後にノーベル賞を受賞したフランスの物理学者ジャン・ペランは、アインシュタインの仕事から飛び出しました。 ブラウン運動を証拠として使用して、1911年に彼は、物質が原子と分子でできていることを完全に証明しました。 原子理論はもともと18世紀および19世紀のイギリスの物理学者であるジョン・ダルトンの功績によるものですが、1世紀以上にわたって論争が続いており、その普遍的な受容をもたらしたのはペリンの研究でした。