Movimento browniano

Robert Brown (1773 − 1858) botânico do século 19, amigo de Charles Darwin (1809 − 1882), já havia descoberto em 1827 com um microscópio que as células vegetais tinham um núcleo . Mas é olhando para o fluido localizado dentro dos grãos de pólen que ele observa partículas muito pequenas em movimentos erráticos indo em todas as direções sem motivo aparente. Isso o lembra do princípio vital, isto é, a causa que produz todos os fenômenos da vida. Portanto não há nada de surpreendente, o pólen é uma planta que contém vida e portanto é normal que se mova.
Mas Robert Brown repete a experiência com grãos de seixos, grãos de metal e até grãos da pedra da esfinge de Gizé. Ele observa nesses grãos inertes movimentos bruscos, incessantes, idênticos aos dos grãos de pólen.
Em 70 anos, muitos físicos repetiram o experimento com microscópios mais eficientes, eliminando todos os vieses de medição (correntes de ar na sala, correntes na água em que os grãos de pólen estão imersos, vibrações, perturbação pela luz etc.), mas ninguém encontra uma explicação porque a existência de moléculas não foi descoberta. Então, como é que esses grãos de pólen estão se movendo?
É Albert Einstein (1879 − 1955) quem descobrirá o motivo dessa agitação. Einstein explica esse movimento browniano pela hipótese molecular e atômica e calcula o tamanho das moléculas.

Esse movimento incessante de grãos, chamado de “movimento browniano”, é devido à própria existência de átomos. A partícula browniana é constantemente sacudida pelos átomos de água.
A velocidade e a posição da partícula estão sujeitas a uma força de atrito que depende da viscosidade do banho e da raiz quadrada do tempo.
Esta quantidade foi calculada por Einstein (1905):
D = RT/6πηaΝ
D = constante de difusão
R = constante de gás perfeita (este número é 8)
Temperatura T
π = 3,141592653
η = viscosidade do fluido
a = diâmetro do grão
Ν = 6,02214076 ×10²³ mol⁻¹ (número de Avogadro)
Entre todos esses valores existe um número imenso, o número de Avogadro e é ele quem revela a estrutura atômica da matéria. 1/Ν é a massa do átomo de hidrogênio, pois existe Ν átomos de hidrogênio em 1 grama.
É a primeira grande fórmula que mistura o mundo microscópico com o mundo macroscópico.
O pólen na água sofre continuamente atritos e movimentos desordenados explicados pela presença de átomos nas moléculas de água.
O movimento browniano é universal, como a curva de Gauss.

De acordo com Einstein, as moléculas derivam sua energia cinética do calor. O movimento e a temperatura das partículas estão relacionados.
A temperatura causa o movimento desordenado das partículas.
O artigo de 1905 fornece provas teóricas da existência de átomos e moléculas.
Foi o trabalho de Jean Baptiste Perrin (1870 − 1942) que em 1908 verificou as previsões de Einstein.
Os átomos só são "visíveis" desde a década de 1980, graças aos telescópios eletrônicos.

Nota: O movimento browniano foi descrito pela primeira vez em 1827 pelo botânico Robert Brown, observando os movimentos dos grãos de pólen em Clarkia pulchella (uma espécie de flor silvestre norte-americana).
O movimento browniano ou processo de Wiener é uma descrição matemática do movimento aleatório de um "grande" partícula imersa em um fluido e que não está sujeita a nenhuma outra interação, a não ser choques com o "pequeno " moléculas do fluido circundante. Isso resulta em um movimento desordenado da partícula grande.