布朗运动

维基百科,自由的百科全书
跳转到: 导航, 搜索
粒子的立體空間進行布朗運動的示意圖。

布朗运动过程是一种正态分布独立增量连续随机过程。它是随机分析中基本概念之一。其基本性质为:布朗运动W(t)是期望为0、方差为t(时间)的正态随机变量。对于任意的r小于等于s,W(t)-W(s)独立于的W(r),且是期望为0、方差为t-s的正态随机变量。可以证明布朗运动是马尔可夫过程鞅过程伊藤过程

它是在西元1827年[1]英國植物學罗伯特·布朗利用一般的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。布朗運動也能測量原子的大小,因為就是有中的水分子對微粒的碰撞產生的,而不規則的碰撞越明顯,就是原子越大,因此根據布朗運動,定義原子的直徑為10-8厘米。

目录

[编辑] 對於布朗運動之誤解

值得注意的是,布朗运动指的是花粉迸出的微粒的随机运动,而不是分子的随机运动。但是通过布朗运动的现象可以间接证明分子的无规则运动。

一般而言,花粉之直徑分布於30~50μm、最小亦有10μm之譜,相較之下,水分子直徑約0.3nm(非球形,故依部位而有些許差異。),概略為花粉之萬分之一,難以令花粉產生不規則振動。因此,花粉事實上幾乎不受布朗運動之影響。在罗伯特·布朗的手稿中,「tiny particles from the pollen grains of flowers」意味著「自花粉粒中迸出之微粒子」,而非指花粉本身。然而在翻譯為諸國語言時,時常受到誤解,以為是「水中的花粉受布朗運動而呈現不規則運動」。積非成是之下,在大眾一般觀念中,此誤會已然根深蒂固。

花粉具備足夠大小,幾乎無法觀測到布朗運動。

日本,以鶴田憲次『物理学叢話』為濫觴,岩波書店『岩波理科辞典』[2]花輪重雄『物理学読本』、湯川秀樹『素粒子』、坂田昌二『物理学原論(上)』、平凡社『理科辞典』、福岡伸一著『生物與無生物之間』,甚至日本的理科課本等等,皆呈現錯誤之敘述。

直到1973年横浜市立大学名誉教授植物学岩波洋造在著書『植物之SEX‐不為人知的性之世界』中,點出此誤謬之前,鮮少有人注意。国立教育研究所物理研究室長板倉聖宣在參與製作岩波電影『迴動粒子』(1970年)時,實際攝影漂浮在水中之花粉,卻發現花粉完全沒有布朗運動。遂於1975年3月,以「外行人與專家之間」為題,解說有關布朗運動之誤會。

[编辑] 参见

[编辑] 腳註

  1. ^ 部分紀錄為1828年。
  2. ^ 該辭典已於1987年所發行之第四版中修正。

[编辑] 外部鏈結

个人工具
名字空间
操作
导航
帮助
工具
其他语言