軟物質

布朗運動

/ BROW-nee-an MOH-shun /

看一粒塵埃在陽光束裡浮動,或者顯微鏡下一顆花粉微粒。它從不肯安生;它抽搐、急竄、漫無目的地遊蕩,像一支永不停歇的亂舞,彷彿它是活的。可它根本不是活的——它正被某種看不見的東西踢來踢去,而這種不安分的抖動,就是布朗運動。

布朗運動指的是懸浮在流體中的微小顆粒那種不停歇的隨機移動,它由流體中數不清的分子從四面八方撞向這顆顆粒所引起。這些分子小得根本看不見,卻帶著熱的能量飛快地亂竄,在任何一瞬間,碰巧撞在顆粒某一側的分子,總會比另一側稍多一些。這點不平衡便給了顆粒輕輕一推;過了零點幾秒,一份新的不平衡又把它朝另一個方向推去。結果就是一條抖動著、無法預測、永不安定的軌跡。

布朗運動在歷史上之所以重要,是因為它曾是物質由原子和分子構成、且這些粒子永遠在運動的那個一錘定音的、看得見的證據——你簡直就是隔著放大鏡在親眼觀看分子的熱運動。一個常見的誤解是,以為這顆顆粒是在自己動,或是在隨某股水流走。其實它完全是被動的:每一記隨機的踢推,都來自流體自身分子那看不見的撞擊。

1905年,愛因斯坦算出了這種抖動的數學,精確預言了一顆懸浮顆粒隨時間應當漂移多遠。實驗與他的預言相符,平息了一場延續數百年的爭論,也說服了最後的懷疑者:原子是真實存在的。

愛因斯坦1905年對布朗運動的分析,把抖動的微粒變成了原子存在的證據。

這顆顆粒並不會沿直線漂走——平均而言它哪兒也沒去;可它偏離的距離會隨時間穩步增大,這正是真正的隨機遊走(而非定向運動)的標誌。

又稱
Brownian movement布朗运动