布朗運動（Brownian motion）

布朗運動（Brownian motion）
臺中國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯

十七世紀，科學家開始研究熱的本質，並嘗試用分子運動觀點解釋熱學現象，但當時「熱質說」相當盛行，因此分子運動論發展非常緩慢。直到後來，確定「熱是一種能量」後，分子運動論又發展起來，科學家們利用分子運動論解釋氣體、液體、固體的性質，皆有完善的結論。

西元 1827 年，英國植物學家羅伯特.布朗(Robert Brown)在研究植物授粉的過程中，利用顯微鏡觀察懸浮於水中由花粉所迸裂出之微粒時，發現微粒會呈現不規則狀的運動，因而稱它「布朗運動」（Brownian motion）。

布朗運動說明了分子不停的在以不規則的方式在運動，稱之為「熱運動」。但以當時的理論，不論是由生物的主動性作描述，或是以尚未成熟的熱力學觀點，皆無法完善的定量解釋「布朗運動」。

直到 1905 年，愛因斯坦(Albert Einstein)以原子的觀點出發，利用統計的方式以及數學上「機率」的概念，分析了此現象與微粒濃度、微粒大小、液體黏滯性、溫度之間的關係。他的觀點建立在液體中的微粒，其擴散過程是由粒子在液體中的滲透壓(osmotic pressure)分佈及粒子相對遷移律(mobility)而決定。因而推導出溫度越高或是液體黏滯性越小則擴散速率越快，布朗運動越明顯。

1908 年，法國物理學家斐林(Jean Baptiste Perrin)以愛因斯坦的理論為基礎，作了一連串的實驗，並於 1910 年完全驗證並支持了愛因斯坦的「布朗運動」理論預測，因此斐林獲得了 1926 年的諾貝爾物理獎。

參考資料：

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Brownian_motion
2. 龐寧寧，漫談布朗運動，物理雙月刊，廿八卷一期，2006 年2 月