ブラウン運動

概要

「ブラウン運動」とは、ずばりコロイド粒子が不規則に動く運動のこと(*注1)。花粉中の微粒子を顕微鏡で観察していた科学者のロバート・ブラウンによって発見されました。

ブラウン運動は「限外顕微鏡」で観察することができます。チンダル現象のようにコロイド粒子が光を反射(散乱)することを利用して、コロイド粒子の運動を観察できるようにした特別な顕微鏡です。

詳細

仕組み

媒質中のコロイド粒子が運動するとき、周りの媒質のランダムな衝突を受けてコロイド粒子がランダムに動きます。これがブラウン運動の仕組みです。

歴史

もちろん水分子などもランダムな運動はしていますが、コロイド粒子サイズならブラウン運動として観察できると言うのが重要です。というのも、ブラウン運動が発見された時代にはまだ、原子や分子の存在が実験的には確認されていなかったからです。

1827年にロバート・ブラウンがブラウン運動を発見したとき、その原因まではわかりませんでした。しかし時は進んで20世紀初め、かの有名なアインシュタインが 「水がもし分子でできているとすればブラウン運動が説明できるのではないか」 と考えます。アインシュタインはこの過程の元計算を進め、1905年にブラウン運動によるコロイド粒子の移動距離を理論的に計算したのです。この計算結果は後に行われた実験結果と見事一致し、初めて実験的に分子の存在が確認されました。

つまり 「見える現象から、見えないはずの現象を"見る"」 ためにブラウン運動は大活躍したわけです。そう考えると、大学入試では一問一答くらいでしか出てこないブラウン運動もなかなか面白く感じますね。

補足

• (*注1)正確にはコロイド粒子に限らず、微粒子が媒質の衝突で不規則な動きをするのがブラウン運動です。