Здравствуйте, уважаемые читатели! Из школьной программы нам известно замечательное и интересное явление – броуновское движение. Если присмотреться (желательно в микроскоп, если зрение не очень острое) к частицам твердого вещества, взвешенных в жидкости или газе, то можно заметить, что они не стоят на месте, а хаотично двигаются в разных направлениях. Это явление было описано еще римским поэтом Лукрецием в поэме «О природе вещей» в 60 году до н. э. В качестве иллюстрации тот использовал движение пылевых частиц в воздухе. Понятно, что взвесь эта болтается туда-сюда еще и оттого, что ее перемешивают воздушные потоки, но и при их отсутствии сохраняется прерывистое движение мелких частиц, как раз вызванное броуновской динамикой. Их попросту «подпинывают» с разных сторон частицы окружающей среды, которые двигаются благодаря тепловому движению. Любопытно, что уже тогда этот факт Лукреций выдвигал в качестве довода существования атомов! Впрочем, то, что было очевидно для античного поэта, впоследствии ученым пришлось переоткрывать еще раз (и даже два).
В Новое время, в 1785 году, броуновское движение открыл Ян Ингенхауз – голландский и английский физиолог, биолог и химик, который внес свой немалый вклад в открытые явления фотосинтеза, доказав необходимость света для превращения растением углекислого газа в кислород, и клеточного дыхания у растений (до него оно было известно для животных). Его исследования хаотичного движения угольной пыли на поверхностной пленке этанола оказались не слишком востребованы (ну, может, он и сам им не придавал особого значения).
Наконец, в 1827 году Роберт Броун (правильнее будет, конечно же, Браун, но так уж повелось), британский ботаник, морфолог и систематик растений, наблюдая движение пыльцевых зерен в капле воды под микроскопом, заметил, что они движутся зигзагообразно и хаотично, словно мяч под ногами скучающих футболистов. Именно в честь великого шотландца это явление и было названо.
Конечно, исследовал Роберт не только этот феномен. Он внес огромный вклад в классификацию растений, упростив ее, избегая не особо нужных нововведений. Разделил голосеменные и покрытосеменные растения, исследовал развитие пыльника и движение плазматических телец в нем, определил ядро в растительной клетке и опубликовал эти сведения в 1831 году. В общем, поработал на славу и совершенно справедливо в 1849 году стал президентом Линнеевского общества в Лондоне, где служил науке до 1853 года. В его честь даже назван вид древовидных папоротников циатея Брауна, который произрастает в Австралии (Броун/Браун был еще и исследователем флоры Австралии и Юго-Восточной Азии).
Впрочем, вернемся к физике. Броуновское движение – очень важное явление, которое является доказательством молекулярной структуры вещества и сути энергии тепла как энергии движения этих молекул. Им занимался даже Альберт Эйнштейн, и в 1905 году он сделал огромный вклад в молекулярно-кинетическую теорию (МКТ), вернее, в ту ее часть, которая количественно описывает это явление. В частности, он вывел формулу для коэффициента диффузии сферических броуновских частиц. На базе МКТ развит ряд разделов современной физики, в частности физическая кинетика и статистическая механика. В этих разделах изучаются молекулярные (атомные или ионные) системы, находящиеся не только в «тепловом» движении и взаимодействующие не только через абсолютно упругие столкновения. Предпосылок к созданию этой важнейшей теории было множество, но именно Эйнштейн привел все в порядок, а формула, которую он вывел, была подтверждена экспериментальным путем. Конечно, ни Эйнштейн, ни Смолуховский (который независимо от него вывел ту же самую формулу) не могли учесть все факторы, влияющие на движение броуновских частиц, посему исследования продолжаются.
Наука во всей красе! Ни одна дисциплина не может быть изолированной, особенно если дело касается явлений, которые универсальны по отношению к миру. Думаем, эта статья является неплохим доказательством тезиса о взаимопроникновении, казалось бы, совершенно различных областей естествознания. Надеемся, она вам понравилась. До свидания!
