Brownin liikkeen fysikaalinen ilmiö viittaa johonkin aineeseen upotettujen pienten hiukkasten epäsäännölliseen siirtymiseen. Tämän ilmiön löysi 1800-luvun alussa skotlantilainen kasvitieteilijä ja lääkäri Robert Brown.
Havaintoja siitepölyn epäsäännöllisestä liikkeestä
Analysoituaan siitepölyjyvien satunnaista liikettä nestemäisessä aineessa skotlantilainen tiedemies havaitsi sarjan ilmiöitä:
1) siitepölyn liikeradat olivat jatkuvia,
2) siitepölyn liikkeet olivat epäsäännöllisiä ja ilmeisesti riippumattomia toisistaan eri aikavälein ja
3) siitepölyhiukkasilla oli useita törmäyksiä nestemäisen aineen molekyylien kanssa.
Tieteellinen löytö, joka voidaan osoittaa yksinkertaisella kokeella
Jos täytämme lasin kuumalla vedellä ja toisen kylmällä vedellä ja lisäämme kuhunkin muutama pisara väriainetta, tulos on hyvin erilainen: muutamassa sekunnissa kuuman lasin sisältö on tasalaatuinen, kun lasi on kylmää vettä, se näyttää väriä lasin pohjassa.
Ilmiö tapahtuu syystä: mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi on nesteen molekyylien sekoittuminen (päinvastoin, jos lämpötila on alhaisempi, molekyylien liike vähenee).
Robert Brownin havainnot heijastuivat stokastisen tyypin matemaattiseen malliin
Stokastinen prosessi on ääretön kokoelma satunnaismuuttujia. Siten mikä tahansa ilmiö, joka kehittyy satunnaisesti ajan myötä, voidaan mitata ja arvioida. Stokastinen laskenta on matematiikan tieteenala, jonka avulla voimme selittää satunnaisten voimien alaisia hiukkasten liikettä.
Brownin liike on esimerkki yksinkertaisesta stokastisesta prosessista, mutta Robert Brown ei selittänyt tätä ilmiötä matemaattisella kielellä. Stokastiset ilmiöt alettiin ymmärtää kinematiikassa, fysiikan tieteenalassa, joka on suuntautunut liikkuviin esineisiin, jotka eivät ole alkuperäisten voimien alaisia. Toisin sanoen kinematiikassa kuvataan hiukkasten tai esineiden liikkeitä, mutta tämän liikkeen syitä ei tunneta.
Tällaisilla laskelmilla on useita sovelluksia, koska niiden avulla voidaan ymmärtää paremmin molekyylin reittiä nesteessä tai kaasussa, eläimen reittiä vaeltamisen aikana, joidenkin osakkeiden hintojen vaihtelua tai kokonaisuuden taloudellista tilannetta.
Valokuva Fotolia: Carloscastilla
