Basiswissen

1827 beobachtete der schottische Botaniker Robert Brown mit einem Mikroskop ruckartige Bewegung kleinster Teilchen (6 bis 8 Mikrometer), die im Wasser schwebten. Die Teilchen sind extrem viel größer als die umgebenen Wassermoleküle. Es können zum Beispiel kleine Pollen oder Rußpartikel sein. Die ruckartige Bewegung ist die Brownsche Bewegung.

Was ist die Ursache?

Die Wassermoleküle sind nun in ständiger ungeordneter Bewegung^[1]. Durch Zufallsschwankungen der Bewegungsrichtungen kommt es gelegentlich vor, dass eine große Überzahl der Moleküle gleichzeitig in eine Richtung an das große Teil stößt. Dann macht dieses einen sichtbaren Ruck in eine Richtung.

ZITAT:

"Wenn Körnchen von normaler Größe in ein Gas oder eine Flüssigkeit getaucht werden, warum nehmen sie nicht an deren molekularer Bewegung teil? Das liegt daran, dass sie zu groß sind und die Stöße, die sie von allen Seiten von den Molekülen erhalten, sich ausgleichen und sie unbeweglich lassen. Aber beobachten wir viel kleinere Körnchen, die für unsere Mikroskope noch wahrnehmbar sind: wir werden sehen, dass sie einen ungeordneten Tanz von sehr geringer Amplitude ausführen: das ist die Brownsche Bewegung."^[2]

Diese Erklärung ist ein typisches Beispiel für die Anwendung des Teilchenmodells der Materie. Die Brownsche Bewegung ist die logische Folge von Materie als einer großen Ansammlung kleiner sich ständig bewegender Teilchen. Siehe auch kinetische Gastheorie ↗

Fußnoten

[1] Für den Physiker Erwin Schrödinger ist die Brownsche Bewegung ein Beispiel dafür, wie aus Zufall Regelmäßigkeit entstehen kann: "Die Brownsche Bewegung eines in einer Flüssigkeit suspendierten kleinen Teilchens ist völlig unregelmäßig. Wenn aber viele gleiche Teilchen vorhanden sind, so werden sie durch ihre ungeregelte Bewegung das geregelte Phänomen der Diffusion verursachen." In: Erwin Schrödinger: Was ist Leben?: Die lebende Zelle mit den Augen des Physikers betrachtet. R. Piper GmbH & Co. KG, München 1987. ISBN: 3-492-11134-3. Dort die Seite 111. Siehe auch Statistische Physik ↗

[2] "Wenn Körnchen von normaler Größe in ein Gas oder eine Flüssigkeit getaucht werden, warum nehmen sie nicht an deren molekularer Bewegung teil? Das liegt daran, dass sie zu groß sind und die Stöße, die sie von allen Seiten von den Molekülen erhalten, sich ausgleichen und sie unbeweglich lassen. Aber beobachten wir viel kleinere Körnchen, die für unsere Mikroskope noch wahrnehmbar sind: wir werden sehen, dass sie einen ungeordneten Tanz von sehr geringer Amplitude ausführen: das ist die Brownsche Bewegung." Im französischen Original: "Quand des granules de dimensions ordinaires sont plongées dans un gaz ou un liquide, pourquoi ne participent-ils pas à son agitation moléculaire ? C'est qu'ils sont trop gros et que les chocs qu'ils reçoivent en tous sens des molécules se compensent et les laissent immobiles. Mais observons des grains beaucoup plus petits, perceptibles encore pourtant à nos microscopes : nous les verrons animés d'une danse désordonnée de très faible amplitude : c'est le mouvement brownien. " In: Paul Painlevé: Les conceptions modernes de la matière et la science classique. Discours prononcé à Londres, le 15 novembre 1927 devant la « Royal Institution of Great Britain. Eine kurze Zusammenfassung des Vortrages wurde 1927 in Nature veröffentlicht: [News and Views]. Nature 120, 777–781 (1927). Für eine volle Textversion siehe auch Materie und klassische Physik (Vortrag) ↗