Wat is Brownian Motion?
Brownse beweging is een fenomeen waarbij kleine deeltjes gesuspendeerd in een vloeistof de neiging hebben om zich in psuedo-willekeurige of stochastische paden door de vloeistof te verplaatsen, zelfs als de vloeistof in kwestie kalm is. Het is het resultaat van asymmetrie in de kinetische effecten van moleculen waaruit de vloeistof bestaat. De vloeibare fase moet per definitie een bepaalde temperatuur hebben, wat betekent dat de moleculen of atomen ervan thermisch moeten worden geëxciteerd, tegen elkaar aan botsen en objecten erin worden gesuspendeerd. Om dit fenomeen voor te stellen, kan een persoon zich de beweging van golfballen voorstellen op een tafel gevuld met duizenden kogellagers die in snelle banen bewegen.
De uitdrukking Brownse beweging kan ook verwijzen naar wiskundige modellen die worden gebruikt om het fenomeen te beschrijven, die aanzienlijke details hebben en worden gebruikt als benaderingen van andere stochastische bewegingspatronen. De wiskundige beweging is gerelateerd aan, maar meer gestructureerd dan, de willekeurige wandeling , waarbij de verplaatsing van een deeltje geheel willekeurig is. De fenomenen hebben de eigenschap Markov , een term uit de waarschijnlijkheidstheorie die betekent dat de toekomstige toestand van het deeltje volledig wordt bepaald door zijn huidige toestand, niet door een eerdere toestand. In deze zin gebruikt, is het wiskundige concept enigszins anders, maar zeer vergelijkbaar met, fysieke Brownse beweging.
De wetenschapper die de Brownse beweging beroemd maakte, is Albert Einstein, die het fenomeen onder de aandacht bracht van de grotere natuurkundegemeenschap door er een artikel over te publiceren in 1905, zijn persoonlijke annus mirabilis of 'prachtig jaar'. Het fenomeen werd al in 1765 waargenomen, maar niet beschreven of in detail bestudeerd tot het onderzoek van de botanicus Robert Brown in 1827, en het wordt genoemd ter ere van zijn werk. Als botanicus observeerde Brown eerst het effect in stuifmeel dat in water drijft, waar het zichtbaar is met het blote oog. Door middel van experimenten bepaalde Brown dat de stuifmeelspollen zichzelf niet onafhankelijk voortstuwden, maar dat hun beweging psuedo-willekeurig was.
Jean Perrin, een Franse natuurkundige die later de Nobelprijs won, sprong van het werk van Einstein. Met de Brownse beweging als bewijs, bewees hij in 1911 voor eens en voor altijd dat materie uit atomen en moleculen bestaat. Hoewel de atoomtheorie oorspronkelijk wordt toegeschreven aan John Dalton, de Britse fysicus uit de 18e en 19e eeuw, stond deze al meer dan een eeuw ter discussie en het was het werk van Perrin dat resulteerde in universele acceptatie.