Hva er Brownske bevegelser?

March 24  by Eliza

Browns bevegelse er et fenomen hvorved små partikler suspendert i en væske har en tendens til å bevege seg i kvasistokastiske eller tilfeldige baner gjennom væsken, selv om væsken i spørsmålet er rolig. Det er et resultat av asymmetri i de kinetiske virkninger av molekylene som utgjør væsken. Væskefasen, per definisjon, må ha litt temperatur, noe som betyr at dens molekyler eller atomer må være termisk spent, dulter borti hverandre og gjenstander opphengt i dem. Å se for dette fenomenet, kan en person forestille bevegelse av golfballer på et bord fylt med tusenvis av kulelager beveger seg i raske baner.

Uttrykket Brownske bevegelser kan også referere til matematiske modeller som brukes for å beskrive fenomenet, som har betydelig detalj og brukes som tilnærmelser av andre stokastiske bevegelsesmønstre. Den matematiske bevegelse er knyttet til, men mer strukturert enn den random walk, karakterisert ved at forskyvningen av en partikkel er helt tilfeldig. De fenomener har Markov egenskap, et begrep fra sannsynlighetsteori som betyr at den fremtidige tilstand av partikkel bestemmes utelukkende av sin nåværende tilstand, ikke ved noen tidligere tilstand. Brukt i denne forstand, er det matematiske begrepet litt annerledes, men veldig lik, fysisk Brownske bevegelser.

Forskeren som gjorde Brownske bevegelser kjente er Albert Einstein, som brakte fenomenet til seg oppmerksomheten til større fysikk samfunnet ved å publisere en artikkel om det i 1905, hans personlige annus mirabilis eller "fantastiske år." Fenomenet ble observert så tidlig som i 1765, men som ikke er beskrevet eller studert i detalj før botanikeren Robert Brown forskning i 1827, og den er oppkalt til ære for sitt arbeid. Som en botaniker, Brown først observert effekten i pollen flyter i vann, der det er synlig med det blotte øye. Gjennom eksperimentering, bestemt Brown at flekker av pollen ikke ble propelling seg uavhengig, men heller at deres bevegelse var psuedo-tilfeldig.

Jean Perrin, en fransk fysiker som senere vant Nobelprisen, springboarded av av Einsteins arbeid. Ved hjelp av Brownske bevegelser som bevis, i 1911 viste han en gang for alle at saken er laget av atomer og molekyler. Selv om atomteorien er opprinnelig kreditert John Dalton, den 18.-og 19. århundre britiske fysikeren, det var under tvist i over hundre år, og det var Perrin arbeid som resulterte i sin universelle aksept.