Što je Brownovo gibanje?

Brownovo gibanje je pojava u kojoj se male čestice suspendirane u tekućini nastoje kretati pseudo-slučajnim ili stohastičkim stazama kroz tekućinu, čak i ako je tekućina u pitanju mirna. To je rezultat asimetrije kinetičkih udara molekula koje čine tekućinu. Tekuća faza, po definiciji, mora imati određenu temperaturu, što znači da njezine molekule ili atomi moraju biti toplinski pobuđeni, sudarajući se jedni s drugima i objektima koji su suspendirani u njima. Za predodžbu ovog fenomena, osoba može zamisliti kretanje loptica za golf na stolu ispunjenom tisućama kugličnih ležajeva koji se kreću brzim putanjama.

Izraz Brownovo gibanje također se može odnositi na matematičke modele koji se koriste za opisivanje fenomena, koji imaju značajne detalje i koriste se kao aproksimacije drugih stohastičkih obrazaca gibanja. Matematičko gibanje je povezano, ali više strukturirano od slučajnog hoda, u kojem je pomak čestice potpuno nasumičan. Fenomen ima Markovljevo svojstvo, izraz iz teorije vjerojatnosti koji znači da je buduće stanje čestice u potpunosti određeno njenim trenutnim stanjem, a ne bilo kojim prošlim stanjem. U tom smislu, matematički koncept je malo drugačiji, ali vrlo sličan fizičkom Brownovom gibanju.

Znanstvenik koji je proslavio Brownovo gibanje je Albert Einstein, koji je na taj fenomen skrenuo pozornost široj fizikalnoj zajednici objavivši rad o njemu 1905., svoj osobni annus mirabilis ili “divnu godinu”. Fenomen je uočen još 1765. godine, ali nije opisan niti detaljno proučavan sve do istraživanja botaničara Roberta Browna 1827. godine, a nazvan je u čast njegovog rada. Kao botaničar, Brown je prvi promatrao učinak u peludi koja pluta u vodi, gdje je vidljiva golim okom. Eksperimentiranjem, Brown je utvrdio da se mrlje peludi ne pokreću samostalno, već da je njihovo gibanje pseudo-slučajno.

Jean Perrin, francuski fizičar koji je kasnije dobio Nobelovu nagradu, krenuo je s Einsteinovog rada. Koristeći Brownovo gibanje kao dokaz, 1911. dokazao je jednom zauvijek da je materija sastavljena od atoma i molekula. Iako je atomska teorija izvorno pripisana Johnu Daltonu, britanskom fizičaru iz 18. i 19. stoljeća, bila je sporna više od jednog stoljeća, a Perrinovo djelo je rezultiralo njezinim univerzalnim prihvaćanjem.