Hvordan forklarede Einstein brownisk bevægelse ved hjælp af den bevægende partikelteori?

Einsteins forklaring af brunsk bevægelse var revolutionerende, fordi det gav stærke beviser for eksistensen af ​​atomer og molekyler, som stadig var et spørgsmål om debat på det tidspunkt. Sådan brugte han den bevægelige partikelteori:

1. Problemet:

* Brownisk bevægelse er den tilfældige, uberegnelige bevægelse af mikroskopiske partikler suspenderet i en væske (som pollenkorn i vand).

* Forskere på det tidspunkt kunne ikke forklare denne tilsyneladende evige bevægelse. Nogle teorier foreslog, at det skyldtes strømme i væsken, men dette tog ikke fuldt ud for observationer.

2. Einsteins hypotese:

* Den tilfældige bevægelse af partikler er forårsaget af kollisioner med individuelle molekyler af væsken.

* Han foreslog, at selvom molekyler er for små til at se, skaber deres konstante bevægelse en "bombardement" af små kræfter på de større partikler, hvilket får dem til at vrimle tilfældigt.

3. Matematisk beskrivelse:

* Einstein afledte matematiske ligninger for at beskrive partiklernes bevægelse baseret på denne idé. Han beregnet følgende:

* Den gennemsnitlige forskydning af en partikel over tid.

* Diffusionskoefficienten, der vedrører, hvor hurtigt partikler spredes.

4. Eksperimentel verifikation:

* Disse ligninger leverede forudsigelser, der kunne testes eksperimentelt. I 1908 gennemførte Jean Perrin eksperimenter, der bekræftede Einsteins forudsigelser og leverede stærke bevis for virkeligheden af ​​atomer og molekyler.

5. Nøglepunkter:

* tilfældighed: Einstein forklarede ikke bare bevægelsen, men også tilfældigheden af ​​det. Dette er vigtigt, fordi det afspejler den tilfældige karakter af molekylær bevægelse.

* Kvantitativ: Hans arbejde gav kvantitative forudsigelser, der kunne testes, hvilket gjorde det til en mere streng forklaring end tidligere forsøg.

* påvirkning: Einsteins forklaring af brunisk bevægelse var en vigtig triumf for atomteorien og lagde grundlaget for udviklingen af ​​statistisk mekanik.

I det væsentlige broede Einstein kløften mellem den makroskopiske verden, vi kan se, og den mikroskopiske verden af ​​atomer og molekyler, hvilket demonstrerer, at selv de mindste partikler har en betydelig indflydelse på vores verden.