Brownian Hareketi: Parçacıkların Rastgele Hareketi

Brownian hareketi, büyük parçacıkların – örneğin toz parçacıklarının – akışkan bir ortamda, sıvı veya gaz molekülleri gibi daha küçük parçacıklarla çarpıştıklarında meydana gelen rastgele hareketlerdir.

Brownian Hareketi Nedir?

İskoç fizikçi Robert Brown tarafından 1827 yılında keşfedilen bu hareket, özellikle sıvılar ve gazlar içinde bulunan parçacıklar için geçerlidir. Herhangi bir spesifik yöne doğru hareket etmeyen Brownian hareketi, rastgele bir zigzag deseninde gerçekleşir. Partikül, sürekli olarak moleküler çarpışmalar nedeniyle hızlanabilir veya yavaşlayabilir, hatta ters yönde bile hareket edebilir.

Aslında bu hareketi inceleyen ilk bilim insanının biyolog, fizyolog ve kimyager Jan Ingenhousz olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte, ondan yaklaşık 45 yıl sonra botanikçi Robert Brown tarafından kesin bir şekilde gözlemlenmiştir.

Brown, polen tanelerinin hareketini mikroskopla incelediği esnada, su damlaları içinde süspansiyon halinde bulunan polen tanelerinin sürekli ve rastgele hareket ettiğini gözlemlemiştir. Bu hareket, mikroskop altında gözlemlenebilir boyutta olan parçacıkların, çevrelerindeki su molekülleriyle sürekli çarpışması nedeniyle meydana gelmekteydi.

Başlangıçta bu hareketin canlı organizmalarla ilgili bir süreç olduğunu düşünen Brown, toz parçacıkları üzerinde de aynı gözlemi gerçekleştirince canlı ve cansız her türlü parçacık için geçerli olduğunu anlamıştır.

Her ne kadar Brownian hareketinin temel nedeni olarak, parçacıkların çevrelerindeki moleküllerle sürekli ve rastgele olacak şekilde çarpışmaları olduğunu tespit etse de bu rastgele ve sürekli hareketin neden olduğunu keşfedememiştir.

Bu keşif, atomların ve moleküllerin varlığına dair dolaylı kanıtlar sunarak, atom teorisinin kabul görmesine de ön ayak olmuştur. Kendisinden yaklaşık 80 yıl sonra Albert Einstein, Brownian hareketini anlamaya yönelik teorik bir çalışma yayımlamıştır. 1905 yılında yayınladığı çalışma ile hareketin atomlar ve moleküllerin termal hareketlerinden kaynaklandığını açıklayarak, Brownian hareketinin nedenini matematiksel olarak ifade edilebilmiştir. Her ne kadar kendisi kanıtlayamasa da, hareketin gözlemcisi Robert Brown anısına, Brownian hareketi olarak adlandırılmıştır.