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: "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 descontinua da materia".