Co to jest ruch Browna?

Ruch Browna jest zjawiskiem, w którym małe cząstki zawieszone w cieczy mają tendencję do przemieszczania się w płynnej przypadkowej lub stochastycznej ścieżce przez ciecz, nawet jeśli dana ciecz jest spokojna. Jest to wynik asymetrii kinetycznych uderzeń cząsteczek tworzących ciecz. Faza ciekła z definicji musi mieć pewną temperaturę, co oznacza, że ​​jej cząsteczki lub atomy muszą być wzbudzone termicznie, zderzając się ze sobą i zawieszonymi w nich obiektami. Aby zobrazować to zjawisko, można sobie wyobrazić ruch piłek golfowych na stole wypełnionym tysiącami łożysk kulkowych poruszającymi się po szybkich trajektoriach.

Wyrażenie Ruch Browna może również odnosić się do modeli matematycznych użytych do opisania tego zjawiska, które mają znaczną szczegółowość i są używane jako przybliżenia innych wzorców ruchu stochastycznego. Ruch matematyczny jest związany, ale bardziej ustrukturyzowany niż losowy spacer , w którym przemieszczenie cząstki jest całkowicie losowe. Zjawisko to ma właściwość Markowa , termin z teorii prawdopodobieństwa, co oznacza, że ​​przyszły stan cząstki jest całkowicie determinowany przez jej obecny stan, a nie przez jakikolwiek stan przeszłości. Użyta w tym sensie koncepcja matematyczna jest nieco inna, ale bardzo podobna do fizycznego ruchu Browna.

Naukowcem, który rozsławił ruch Browna, jest Albert Einstein, który zwrócił na to uwagę szerszej społeczności fizyków, publikując na nim artykuł w 1905 r., Jego osobisty annus mirabilis lub „cudowny rok”. Zjawisko to zaobserwowano już w 1765 r., Ale nie zostało ono szczegółowo opisane ani przestudiowane do czasu badań botanika Roberta Browna w 1827 r. I nazwano je na cześć jego pracy. Jako botanik Brown po raz pierwszy zaobserwował efekt w pyłku unoszącym się w wodzie, gdzie jest widoczny gołym okiem. Poprzez eksperymenty Brown ustalił, że drobinki pyłku nie napędzały się niezależnie, ale raczej, że ich ruch był psuedo-przypadkowy.

Jean Perrin, francuski fizyk, który później zdobył nagrodę Nobla, odskoczył od pracy Einsteina. Wykorzystując ruch Browna jako dowód, w 1911 roku udowodnił raz na zawsze, że materia składa się z atomów i cząsteczek. Chociaż teoria atomowa była pierwotnie przypisywana Johnowi Daltonowi, XVIII i XIX-wiecznemu brytyjskiemu fizykowi, była przedmiotem sporu od ponad wieku, a dzieło Perrina doprowadziło do jej powszechnej akceptacji.