2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Odbacili smo hipotezu da će polenova zrnca gurnuti mikroskopska živa bića i nakon što je Brown pokazao da ih ni struja u tečnosti ne pomiče, ostalo je pitanje: ko gura ta zrnca s jedne strane na drugu?
Braun je već pronašao prve tragove za ispravno objašnjenje kretanja koje je posmatrao. U svom članku je već izvijestio da je kretanje manjih čestica bilo brže i snažnije od kretanja težih čestica.
Pored ovoga, ako je tečnost bila viskoznija, kretanje je postajalo sporije.
Sa ovim zapažanjima, nastala je ideja da se kretanje zrna objasni kao rezultat sićušnih guranja koje daju molekuli tečnosti.
Ovi molekuli bi bili premali da bi se mogli vidjeti, čak i pod mikroskopom, ali bi bili u vječnom kretanju i neprestano bi udarali o površinu zrna.
Normalno, kako bi kretanje molekula bilo potpuno poremećeno, zrno će primiti potiske sa svih strana i zaustaviće se. Ali povremeno je vjerovatno da će više molekula gurati u jednom smjeru nego u drugom.
Sve dok se ovo dešavalo i povratni saldo za datu lokaciju bio pozitivan, zrno bi se kretalo na tu lokaciju.
U engleskom naučnom časopisu Philosophical Magazine objavljen je članak 1928.sa lijepim naslovom "Kratak opis mikroskopskih zapažanja u mjesecu junu, julu i avgustu 1827. na česticama sadržanim u polenu biljaka"
Njegov autor, botaničar Roberto Brown, posmatrao je, kroz mikroskop, mala zrnca biljnog polena tako lagana da su plutala u vodi. Ono što je smatrao iznenađujućim i neobjašnjivim bilo je neprestano kretanje ovih zrna, koje se kreću naprijed-natrag u beskrajnom plesu.
U početku je mislio da je ovo kretanje uzrokovano nekim sićušnim živim bićem koje boravi u zrnu, ali nije mu trebalo dugo da primijeti isti tip ponašanja u česticama pepela i prašine koje plutaju u vodi.
Konačno je to biološko objašnjenje isključeno iz određenog razloga. Brown je pronašao uzorak kvarca koji je imao unutrašnje mjehuriće sa vodom, gdje su male čestice prašine fluktuirale, pokazujući isto neuredno kretanje kao i zrnca polena. Kao što je bilo očigledno, te čestice su bile zaključane u kvarcnim mjehurićima prije više miliona godina i logično u njima nije moglo biti ništa živo.
Simulacija kretanja koju je opazio Robert Brown
Od objavljivanja Brownovog članka mnoga su nagađanja bila izložena kako bi se objasnio ovaj fenomen koji je postao poznat kao "Brownovsko kretanje". Možda se čestice kreću zbog lokalnih varijacija u temperaturi tekućine, uzrokujući konvekcijske struje. Da je to istina, dvije vrlo bliske česticejedan od drugog, trebali bi se kretati u istom smjeru.
Ali to se jednostavno nije dogodilo i tako je, jedno za drugim, nekoliko objašnjenja postepeno odbačeno.
Dok se nije pojavila ideja da se ovo kretanje poveže sa kretanjem molekula vode. Niko nije vidio molekule vode (ako su zaista postojale), ali su neki oprezniji naučnici počeli vjerovati da ne samo da postoje, već su i odgovorni za izazivanje Brownovog kretanja.
Godine 1877. belgijski jezuita Joseph Delsaulx napisao je “po mom načinu razmišljanja, ovaj fenomen je posljedica termičkog kretanja molekula tekućine koja okružuje čestice” i on je bio taj koji je pogodio cilj.
Samo da u nauci nisu dovoljne samo slutnje, treba korektno i po mogućstvu objasniti proračunima, formulama i što je najzanimljivije prognozama drugih rezultata i ko god se tada prihvatio ovog posla bio je mladić Albert Einstein.
Puta koju Brownova čestica putuje je nepravilna i nepredvidiva. Ne možemo ih rigorozno opisati u njihovoj putanji, ni riječima ni matematičkim izrazom. Osim toga, matematičari mnogo pate sa ovom vrstom "krivulja", koje su pune uglova i naglih odstupanja. Tehnički kažu da je ova kriva "patološka", to je kontinuirana kriva, ali nema kontinuirani derivat ni u jednoj tački.
Nekoliko godina nakon Ajnštajnovog rada, matematičar Nobert Wiener je dokazao da Braunov put ima beskonačnu dužinu između dvabilo koje tačke. Putanja koju prati čestica je toliko "čudna" da bi, ako bismo čekali beskonačno dugo, pokrila cijelu ravan, a da nijedna tačka nije promakla.
Tehnički se kaže da, suprotno izgledu, putanja koju pređe Brownova čestica nije linija (u 1 dimenziji) već površina (sa 2 dimenzije)
I ima još toga, nemojte misliti da je putanja Brownove čestice nepravilna jer mikroskop nema dovoljno uvećanja da prikaže detalje krivulje.
Ništa od toga, jer bismo sa snažnijim mikroskopom vidjeli više detalja, zaista, curca bi bila što je prije moguće ugaona i nepravilnija.
Da vidimo na slici kako bismo vidjeli krivu, koristeći sve snažnije mikroskope.
Kao što možemo vidjeti, vizualni prikaz krivulje koju putuje Brownova čestica je isti za bilo koje povećanje. Naučnici kažu da je kriva s takvim ponašanjem "slična sebi". To jest, pri bilo kom uvećanju (ili skali) kriva uvijek izgleda isto.
Jasno je da ovo ima granicu, u stvarnom slučaju, jer da imamo veoma moćan mikroskop na kraju bismo vidjeli čak i molekule. Matematički, međutim, nema ograničenja za vagu.
Danas se kriva sa ovakvim svojstvima naziva fraktal.
