Movemento browniano

O movemento browniano é o movemento aleatorio de partículas suspendidas nun medio (un líquido ou un gas). O movemento é causado por átomos ou moléculas de movemento rápido que golpean as partículas. O movemento browniano foi descuberto en 1827 polo botánico Robert Brown. En 1827, mentres miraba a través dun microscopio as partículas atrapadas en cavidades dentro dos grans de pole da auga, observou que as partículas movíanse a través da auga; pero non foi quen de descubrir o que estaba a provocar esta moción.

Os átomos e as moléculas foron teorizados durante moito tempo como as partes principais da materia. Albert Einstein publicou un artigo en 1905 que explicaba con detalle preciso como o movemento que observara Brown era o resultado do movemento do pole por moléculas individuais de auga. Esta foi unha das súas primeiras grandes contribucións á ciencia, e convenceu a moitos científicos de que os átomos e as moléculas existen.

Foi posteriormente verificado experimentalmente por Jean Perrin en 1908. A dirección da forza do bombardeo atómico está a cambiar constantemente, e en diferentes momentos a partícula é golpeada máis nun lado que noutro, o que leva á natureza aparentemente aleatoria do movemento.

Modelos e procesos

Hai demasiados impactos moleculares que fan o patrón browniano, polo que ningún modelo científico pode explicar todos eles. É por iso que só se poden utilizar modelos probabilísticos de poboacións moleculares para describilo. Dous destes modelos da mecánica estatística foron descritos por Einstein e Smoluchowski.

Outro tipo de modelos probabilísticos puros son os modelos de procesos estocásticos. Existen procesos estocásticos máis simples e complicados que en extremo ("levados ao límite") poden describir o movemento browniano (véxanse paseo aleatorio e o teorema de Donsker).

Norbert Wiener tamén estudou o movemento browniano, con precisión matemática.

Historia

O poema científico do romano Lucrecio "Sobre a natureza das cousas " (c. 60 a. C.) ten unha descrición do movemento browniano das partículas de po nos versos 113-140 do Libro II. Usa isto para axudar á xente a saber con certeza a existencia dos átomos:

Do libro de Jean Baptiste Perrin, Les Atomes, tres trazos do movemento das partículas da liña 0,53 µm, como se ve ao microscopio, móstranse. Posicións sucesivas cada 30 segundos están unidos por liñas rectas (o tamaño da malla é de 3,2 µm).

"Observa o que ocorre cando a luz solar entra nun edificio e a luz do pequeno edificio nos seus lugares sombríos. Verás unha cantidade de partículas diminutas movéndose de varias maneiras..."

Mentres Jan Ingenhousz describiu o estraño movemento das partículas de po de carbón sobre a parte superior do alcohol en 1785, o descubrimento deste é frecuentemente entregado ao botánico Robert Brown en 1827. Brown estaba a estudar os grans de pole da planta Clarkia pulchella suspendidos na auga ao microscopio cando observou partículas diminutas, expulsadas polos grans de pole, que realizaban un movemento nervioso. Ao repetir o experimento con partículas de materia inorgánica puido descartar que o movemento estivese relacionado coa vida, aínda que aínda non se coñecía a súa orixe.

A primeira persoa en describir as matemáticas detrás do movemento browniano foi Thorvald N. Thiele nun artigo sobre o método dos mínimos cadrados publicado en 1880. Seguiulle Louis Bachelier en 1900 na súa tese de doutoramento "The Theory of Speculation", na que presentou unha análise dos mercados de accións e opcións. O modelo de movemento browniano do mercado de accións úsase a miúdo, pero Benoit Mandelbrot negou a súa aplicabilidade aos movementos dos prezos das accións.

Albert Einstein (nun dos seus artigos de 1905) e Marian Smoluchowski (1906) puxeron a solución do problema á atención dos físicos e presentárono como unha forma de confirmar indirectamente a existencia de átomos e moléculas. As súas ecuacións que describen o movemento browniano foron verificadas polo traballo experimental de Jean Baptiste Perrin en 1908. Perrin foi galardoado co Premio Nobel de Física en 1926 "polos seus traballos sobre a estrutura discontinua da materia".

Véxase tamén

• Fractal

---

Este artigo sobre física é, polo de agora, só un bosquexo. Traballa nel para axudar a contribuír a que a Galipedia mellore e medre.  Existen igualmente outros artigos relacionados con este tema nos que tamén podes contribuír.

---