質問: 液体中などを漂う微粒子が行う不規則な運動のことを、発見したイギリスの科学者の名前から「何運動」というでしょう?
回答: ブラウン運動

タイトル: 流れ
なお、必ずしも人間が直感的に把握できるような速さやサイズのものだけが「流れ」とされているわけではない。例えば、氷河の一年に数メートルしか動かない動きも「流れ」や、合成樹脂の長期間による変形も「流れ」として把握されることもあるし、地球内部のマントルの動きなど、人間の日常感覚から比べると極めて長い時間、大きな空間で把握したものも「流れ」として把握されていることがある。合成樹脂などの固体が移り動くことや、コロイド溶液などの動きなどは、前述のような「多数の粒子の自由運動と見なす」ような単純な見方では把握できない、もっと複雑なことが起きている。こうした動きは「非ニュートン流動」「非ニュートン流れ」などと呼ばれ、レオロジーという学問領域で研究されている。熱のように比較的抽象性の高いことについても、数値的に表し「流れ」として把握することも行われている。

タイトル: 物理学の歴史
17世紀末から18世紀初頭にかけて、デカルト力学の伝統はケンブリッジ大学の数学者アイザック・ニュートンの確立した哲学に脅かされていた。デカルト力学では、全ての運動は微粒子による即時の力に帰着して説明されなければならなかったのに対し、ニュートンは宇宙の全ての運動を一連の基本的な数学的原理で説明する方法を選んだ。彼は1687年に出版した『自然哲学の数学的諸原理』の中で、この基本原理を運動の3法則と万有引力として紹介した。これらの原理を用いてニュートンは、例えばヨハネス・ケプラーが、惑星はもともと楕円運動する性質を備えていると考えたように、物体はその形状によって定められた経路を通って運動するという考えを否定し、通常観測される経路だけではなく、あらゆる物体の将来全ての運動をも、現在の運動と質量、それらに働く力に基づいて推定することができると証明した。

タイトル: 固有運動
固有運動(こゆううんどう、proper motion)とは天体(主に恒星)の天球上の位置の移動を指す名称である。(固有運動には方向の変化のみを含み、奥行方向の運動(視線速度)は考慮しない。)固有運動は、以下のような「その星固有のものでない運動」を除いた後の位置変化を指す。これらは天体の位置を観測した際の座標値に影響を与えるが、天体自身の真の運動ではない。一見すると、恒星は互いの位置を常に変えないように見える。つまり、いつでも同じ形の星座を形作っていて、例えばおおぐま座は40年前と変わらないように見える。実際それが「恒星」の語源となっており、肉眼で見える恒星は数千年というスパンでは(人類が星座という概念を扱った最古の記録は古代エジプトの頃であるが、その時から現在までを見ても)目につくほど相対的な位置を変えていないものがほとんどである。

タイトル: オズボーン・レイノルズ
オズボーン・レイノルズ(Osborne Reynolds、1842年8月23日 - 1912年2月21日)は、アイルランド生まれのイギリスの物理学者。流体力学を理解する上で重要な貢献をした。さらには、固体と流体間での熱伝導に関する研究ではボイラーとコンデンサー設計において改善をもたらしている。

タイトル: 英国物理学会
英国物理学会(えいこくぶつりがっかい、英語:The Institute of Physics)は、1873年に創立されたイギリスの物理学会である。

タイトル: ルドルフ・クラウジウス
気体運動論の分野では、気体分子は並進運動に加え、回転運動と振動運動をするという内部自由度の概念を導入(1857年)し、空気中の酸素が二原子分子であることを示した。また、気体の内部エネルギーの研究から、気体分子の平均自由行程の概念を導入し(1858年)、気体の比熱、拡散などに関する理論的な基礎を構築した。また、電解質の解離の概念を提出(1857年)。電流によって水溶液中の物質の解離が引き起こされるとした。この概念をもとに、スヴァンテ・アレニウスは電気分解論を確立した。

タイトル: ファン・デル・ポール振動子
ファン・デル・ポール振動子は、オランダの電気工学者で物理学者でもあるen:Balthasar van der Polにより提案された。彼は、真空管を使用した電気回路内に安定な振動を発見し、これを緩和振動と呼んだ。この振動は現在リミットサイクルとして知られており、この回路をリミットサイクルの近傍で動作させると回路は引き込み現象をおこす。ファン・デル・ポルと同僚のvan der Markは、1927年のネイチャー9月号にて、特定の動作周波数で不規則なノイズが聞こえると報告した。この不規則なノイズは常に引き込み周波数の近傍で聞かれた。これは決定論的カオスの最初の発見例のひとつである。ファン・デル・ポル方程式は、物理学と生物学の分野で長い間使用されている。例えば、生物学では Fitzhughと南雲 は方程式を拡張し、神経細胞の活動電位に関するフィッツフュー-南雲モデルを構成した。

タイトル: ニュートン流体
ニュートン流体(ニュートンりゅうたい、英: Newtonian fluid)は、流れのせん断応力(接線応力)と流れの速度勾配(ずり速度、せん断速度)が比例した粘性の性質を持つ流体のこと。この流れのことをニュートン流動と言う。

タイトル: 空気動力学径
空気動力学径(くうきどうりきがくけい、英: aerodynamic diameter)とは空気などの粘性をもつ流体中にある、粉粒体の粒子の大きさ(粒径)を表す量の一つである。不規則な形をした粒子の直径を測ることは一般には難しいため、その粒子と終末沈降速度が等しい密度 1 g/cm の球の直径を空気動力学径とよび、粒子の大きさとして代用する。つまり、空気動力学径とは対象とする粒子と空気中で同じ挙動を示す仮想的な水滴の直径である。

タイトル: ランダムウォーク
ランダムウォーク(英: random walk)は、次に現れる位置が確率的に無作為(ランダム)に決定される運動である。日本語の別名は酔歩(すいほ)、乱歩(らんぽ)である。グラフなどで視覚的に測定することで観測可能な現象で、このとき運動の様子は一見して不規則なものになる。ブラウン運動と共に、統計力学、量子力学、数理ファイナンス等の具体的モデル化に盛んに応用される。

タイトル: レオロジー
レオロジー(英語: rheology)とは、物質の変形および流動一般に関する学問分野である。日本語では「流動学」とも呼ばれる。レオロジーという用語は、ヘラクレイトス(異説もあり)の有名な言葉 "panta rhei "「万物は流転する」による造語で、ユージン・ビンガム(1920年)による。適用範囲は広く、大きさ的に見れば分子サイズから宇宙サイズまで、様々な大きさでの議論がある。基本的に物体間での作用を議論する学問であるため、ニュートン力学の範囲で議論される。

タイトル: プラトー・レイリー不安定性
プラトー・レイリー不安定性(プラトー・レイリーふあんていせい、英: Plateau–Rayleigh instability)とは真空中や空気中に円柱状の流体が流れる際に、表面張力の効果により噴流の周長に対応した特定の波長の攪乱が成長する現象である。この効果によって、水道の蛇口から出る水が下にいくほど小さな粒状の液滴に分裂する。ジョゼフ・プラトーによって実験観測された後、1878年に初めてレイリーによって理論的に研究された。この理論は様々な液体微粒化技術に応用され、例えばインクジェットプリンターの技術にも多大な影響を与えている。

タイトル: 気体
すなわち、混合気体の圧力はそれを構成する個々の気体の圧力の総和だという法則である。n 種の気体があるとしたとき、この法則は次の式で表される。右の図はドルトンが実験を記録する際に使った記号群を示している。ドルトンの論文には不活性の「弾性流体」(気体)の混合について次のような記述がある。

タイトル: 分散系
分散系(ぶんさんけい、英: dispersed system)とは、サイズが1nmから1000nm(1μm)程度の粒子が、気体、液体あるいは固体に浮遊あるいは懸濁している物質である。このように浮遊あるいは懸濁する現象を分散(ぶんさん、英: dispersion)と呼ぶ。

タイトル: ギルバート・ウォーカー
サー・ギルバート・トーマス・ウォーカー(英: Sir Gilbert Thomas Walker, 1868年6月14日 - 1958年11月4日)は、イギリスの気象学者、数学者。南方振動やウォーカー循環を発見したことで知られる。

タイトル: 気体
極めて高倍率の顕微鏡で気体を観察できるとすれば、様々な粒子(分子、原子、イオン、電子など)が決まった形や塊を形成せずに無作為に動いている様子が観察できるだろう。そういった中性の気体粒子が運動の向きを変えるのは、別の粒子と衝突したときか容器の壁と衝突したときだけである。そういった衝突が完全に弾性的だと仮定すると、その気体は理想気体だということになる。このような粒子レベルの微視的観点は気体分子運動論で扱われる。気体分子運動論は、気体の巨視的性質を分子構成と分子運動によって説明する。運動量と運動エネルギーの定義を出発点として、運動量保存の法則と立方体の幾何学的関係を使い、系の巨視的性質である温度と圧力を分子ごとの運動エネルギーという微視的属性に対応付ける。この理論によって温度と圧力という2つの属性の平均値が得られる。この理論はまた、気体系が変化に対してどう反応するかを説明している。

タイトル: 超流動
超流動(ちょうりゅうどう、英: superfluidity)とは、極低温において液体ヘリウムの流動性が高まり、容器の壁面をつたって外へ溢れ出たり、原子一個が通れる程度の隙間に浸透したりする現象で、量子効果が巨視的に現れたものである。1937年、ヘリウム4が超流動性を示すことをピョートル・カピッツァが発見した。

タイトル: 気体
気体を観察する場合、基準となる範囲や長さを指定するのが一般的である。基準となる代表長さが気体粒子の平均自由行程より十分に大きい場合(クヌーセン数が十分に小さい場合)、気体は連続体とみなされ巨視的観点から把握される。その場合、体積の面でも十分な量の気体粒子を標本化できる大きさでなければならない。このような大きさで統計的分析を行うことで、その範囲内のあらゆる気体粒子の平均的動き(すなわち、速度、温度、圧力)を観測できる。対照的に微視的、つまり粒子単位の観察を行う方法もある。巨視的観点で観測される気体の性質には、気体粒子そのものに由来するもの(速度、圧力、温度)とそれらの環境によるもの(体積)がある。例えばロバート・ボイルは一時期、気体化学を研究していた。彼は気体の圧力と体積の関係について巨視的観点で実験を行った。

タイトル: ブラウン運動にまつわる誤解
横浜市立大学名誉教授の植物学者・岩波洋造は、ブラウン運動を記述した一連の著作にある誤りを指摘・告発した。しかし、植物をテーマとした本書を物理学者が手にする事はほとんど無かったと考えられる。国立教育研究所(現:国立教育政策研究所)物理研究室長の板倉聖宣は、岩波映画『動き回る粒』(1970年)の製作に関与した際、実際に花粉を水に浮かべ撮影したところ花粉が全く動かない事実を目の当たりにした。岩波洋造の著作やブラウン運動の原典に眼を通して誤解の存在に気づいた板倉は、1975年3月に教育雑誌『のびのび』(朝日新聞社)「いたずら博士の科学教室」に、表題「シロウトと専門家のあいだ」としてブラウン運動にまつわる誤解を解説した。これは、板倉自身も過去の著述において誤解に囚われた一人であったことへの反省を込めていた。

タイトル: 波動
1924年、ルイ・ド・ブロイはアルベルト・アインシュタインの光量子仮説に触発され物質波という考え方を提案した。エルヴィン・シュレーディンガーはド・ブロイの物質波の理論の一般化を試み波動力学を創始した。波動力学は、先行して発表されたヴェルナー・ハイゼンベルクらによる行列力学と合わせて量子力学として発展した。物質波の考えは1923年から1927年に行われたデイヴィソン=ガーマーの実験によって実験的に裏付けられた。

タイトル: プラトー・レイリー不安定性
1800年代にジョゼフ・プラトーが実験的に円形噴流が小さな液滴に分裂する現象を発見した。プラトーは下向きに流れる水が分裂する波長(液滴の大きさ)と円柱直径の関係を調べた。その後、1878年と翌1879年にレイリーは理論的にこの関係を導いた。レイリーは重力と粘性の効果を無視したモデルで計算をしたが、1909年にボーアは粘性の効果を少し考慮したモデルを発表した。ギーアとストリークヴェルダ、またはケラーは1983年に重力の効果を取り入れた解析を発表した。

タイトル: 電子
電子の発見は陰極線の発見に端を発する。その当時物体は、電気を通す物体と電気を通さない物体に分類されることが一般的であった。しかし科学者たちはどんな物体の中でも電圧を上げれば電流を流すことができると考えていた。そこでほぼ真空に近い陰極線管(クルックス管)に電圧をかけてみると直線状の影が現れた。ドイツの物理学者オイゲン・ゴルトシュタインはこの直線が陰極から発せられていたことから「陰極線」と名付けた。この陰極線の正体について学者らの意見は分かれた。欧州大陸の学者は陰極線の正体は海の波のように直線的に動いているので波動であるとし、イギリスの学者は重力の影響を受けないほど高速で移動している粒子であるとした。この大陸側とイギリス側の論争に決着をつけたのはイギリスの物理学者ウィリアム・クルックスであった。

タイトル: 有酸素運動
 有酸素運動を「好気的な」運動、無酸素運動を「嫌気的な」運動とも呼ぶことも多い。

タイトル: ブラウン運動にまつわる誤解
ブラウン運動が初めて日本に紹介されたのは、1908年に東京帝国大学物理学教授の鶴田憲次が著した『物理学叢話』という啓蒙書と考えられている。ただし、この書でブラウン運動に触れた部分はヘンドリック・ローレンツの論文を抄訳したもので、花粉うんぬんについては記述されていない。しかし、1910年に長岡半太郎が東京物理学学校同窓会学術講演会でブラウン運動を紹介した際、「ブラウンが、研究していた花粉が生きているように動くのを発見したのが始まり」と述べている。続けて長岡は、この運動から花粉は生きていると考える学者もあったと述べており、完全に「花粉が動いた」という誤解を元に講演を続けている。

タイトル: 動力学
動力学(どうりきがく、英語: dynamics)は、物理学における古典物理学の一つの分野で、物体の動作における力の影響を扱うものである。もとは力学 の一部から力の要因を考慮するものとしないもの(運動学、kinematics)とに区別され、後に力の要因を考慮する力学から平衡状態を扱う静力学(statics)と非平衡状態をあつかう動力学へ区別された。量子力学においては、動力学は量子電磁力学や量子色力学のように、どのように力が量子化されているか、という形で取り扱われている。

タイトル: 分子物理学
分子物理学(ぶんしぶつりがく、英語:molecular physics)とは、分子性物質のマクロな物性と、原子・分子の相互作用・統計的に処理された分子の運動との関係を研究する学問である。と様々なアプローチがとられているが、それぞれは相互に刺激しあい発展している。

タイトル: 分子論の歴史
ニュートンは、当時流行していた「フック型原子」、「接着型原子」(静止状態の物体)、「共同運動による結合」などのさまざまな原子結合論を認め、有名な著書『光学(Opticks)』(1704年)の「問31」で、粒子は何らかの力で互いに引き合い『直接接触すると非常に強く、短い距離では化学操作を起こし、粒子から遠くないところまで届いて何らかの影響を及ぼす』とむしろ信じていた。しかし、より具体的には、「分子(molecule)」、すなわち原子が結合した集合体や単位という概念は、ロバート・ボイルが1661年に出版した有名な著書『懐疑的化学者(The Sceptical Chymist)』の中で、『物質は微粒子の集団から構成されており、化学変化はその集団の再編成によって生じる』とした彼の仮説に端を発している。

タイトル: 毛細管現象
毛細管現象について最初に記録を残したのは、15世紀末(1490年)のレオナルド・ダ・ヴィンチである。その後、ガリレオの弟子のニッコロ・アギウンティ(Niccolò Aggiunti:1600–1635)も研究を行ったと言われている。ボイルの法則で知られる、ロバート・ボイルは1660年に「フランスの好奇心の強い人物が細い管を水中に立てる管中の水面がいくらか上昇するのを観察した」と述べ、その後ワインで試したことや、全体に圧を下げても変わらなかったことを報告した。ボイルの研究を受けて、フランスのオノレ・ファブリ(Honoré Fabri)やスイスのヤコブ・ベルヌーイらが研究を行い、細管の中では空気が液体より動きにくいので圧力差が生じる、というような説も出された。

タイトル: 運動性
生物が独自に自発的に動ける能力を意味する生物学用語である。単細胞生物、多細胞生物の両方に用いる。細胞生物学や医用生体工学においては、生体高分子内に形成された種々の勾配に対する、方向性のある細胞運動のことを指す。例としては以下のようなものがある。他にも「運動性」は、蠕動運動による腸内の便の動きや、精液中の精子の動きなどを指す場合もある。

タイトル: レイリー・プレセット方程式
 この方程式は1917年に表面張力と粘度を無視することで、ジョン・ウィリアム・ストラット (第3代レイリー男爵)によって初めて求められ、1949年にミルトン・スピノザ・プレセットによって初めて移動するキャビテーション気泡に対して応用された。

タイトル: 運動論的方程式
運動論的方程式(うんどうろんてきほうていしき、kinetic equation)は、流体を構成する粒子の集団的運動状態の振る舞いを記述する方程式。統計力学の基本となる方程式の一つである。平衡状態に限らず、非平衡状態(特に熱伝導、電流、拡散などの輸送現象)も記述する。