Брауново движение

Брауново движение. В 1827 г. английский ботаник Браун открыл, что, если под микроскопом, дающим линейное увеличение в 300—500 раз, рассматривать очень тонкую эмульсию (например, молоко, разведенное водой), то можно видеть, как зернышко жира и иные мелкие тельца, взвешенные в жидкости, находятся в беспрерывном движении: каждое зернышко пляшет на одном маленьком участке, описывая зигзагообразную линию. Если несколько зерен сольются вместе, в комочек больших размеров, движение немедленно прекращается; наоборот, чем мельче взвешенные частицы, тем оживленнее их движение.

Винер, исследовавший это явление, высказал еще в 1863 г. догадку, что причиной его являются движения молекул жидкости, но вследствие недостаточности аргументов, которые при тогдашнем состоянии науки могли быть выдвинуты в поддержку этого мнения, взгляд Винера не нашел себе признания.

В 1888 году Гуи снова подверг подробному исследованию различные условия, которые могли бы влиять на Брауново движение, как-то: сотрясения, тепловые течения внутри жидкости, действие света, наконец, природу самих движущихся телец, — и нашел, что ни в одном из этих обстоятельств не может лежать причина явления. Таким образом, не оставалось ничего иного, как искать причину Брауново движения в движениях молекулярных.

По общепринятому воззрению, молекулы жидких тел находятся в постоянном быстром движении..— Представим себе среди этих молекул взвешенную (например, твердую) частицу; она будет со всех сторон подвергаться толчкам со стороны наскакивающих на нее молекул, и если размеры частицы слишком значительны (например, 0,1 миллиметра), то толчки эти будут настолько многочисленны, что наверное уравновесят друг друга: частица останется в покое. Но чем мельче частица, тем меньше ударов получает она в каждый момент, и тем менее для нее вероятность равновесия; отсюда — постоянное колебательное движение подобных мелких частиц.

Таким образом, Брауново движение можно рассматривать, как факт, подтверждающий молекулярную теорию вещества. Особенно усилилось это значение Брауново движения в последние годы, после замечательных работ Эйнштейна и Перрена. Эйнштейн в 1905 г. опубликовал статью, в которой он, исходя из принципов кинетической теории вещества, теоретически выводит формулу, определяющую зависимость среднего перемещения Брауновой частицы по какому-нибудь направлению за данный промежуток времени от радиуса частицы, от вязкости жидкости и температуры ее. Формула эта была впоследствии (1908) экспериментально проверена Перреном и оказалась вполне точной. С другой стороны, Перрен теоретически высчитал закон, по которому должна меняться под влиянием силы тяжести густота частиц, взвешенных в жидкости, с изменением уровня. Найденный Перреном результат, позволяющий уподобить распределение Брауновых частиц распределению газовых молекул в атмосфере планеты, также оказался согласным с действительностью. Таким образом, было получено не только качественное, но и количественное подтверждение правильности взгляда на Брауново движение, как на следствие молекулярных движений. Можно сказать более: явилась возможность назвать само Брауново движение движением молекулярным, ибо оно совершается по тем же «законам хаоса», которые управляют движениями молекул. После работ Перрена уже не остается сомнения в том, что молекулярные движения, а, следовательно и молекулы, имеют объективную реальность. В этом — чрезвычайно важный результат, принесенный исследованием Брауново движения. Другой результат, также весьма важный, заключается в том, что измерение перемещений Брауновых частиц и их распределения позволило определять одну из важнейших «мировых постоянных», а именно — численность газовых молекул. Подробнее об этом см. молекулы.

А. Бачинский.