Nemis olimi Braun harakatini tushuntirdi. Brown harakati: ta'rifi. Braun harakati - bu nima? Jamoa va ommaviy

Shotlandiyalik botanik Robert Braun (ba'zan uning familiyasi Braun deb tarjima qilinadi) hayoti davomida eng yaxshi o'simlik mutaxassisi sifatida "Botaniklar shahzodasi" unvonini oldi. U ko'plab ajoyib kashfiyotlar qildi. 1805 yilda Avstraliyaga to'rt yillik ekspeditsiyadan so'ng u Angliyaga olimlarga noma'lum bo'lgan 4000 ga yaqin avstraliyalik o'simliklarni olib keldi va ko'p yillar davomida ularni o'rgandi. Indoneziya va Markaziy Afrikadan keltirilgan o'simliklar tasvirlangan. U o'simliklar fiziologiyasini o'rgandi va birinchi marta o'simlik hujayrasining yadrosini batafsil tasvirlab berdi. Sankt-Peterburg Fanlar Akademiyasi uni faxriy a'zo etib tayinladi. Ammo olimning nomi bu asarlar tufayli emas, balki hozirda keng tarqalgan.

1827 yilda Braun o'simlik gulchanglari ustida tadqiqot olib bordi. U, ayniqsa, gulchanglarning urug'lanish jarayonida qanday ishtirok etishi bilan qiziqdi. Bir marta u mikroskop ostida Shimoliy Amerika o'simlikining gulchang hujayralariga qaradi. Clarkia pulchella(chiroyli clarkia) suvda to'xtatilgan cho'zilgan sitoplazmatik donalar. To'satdan Braun bir tomchi suvda zo'rg'a ko'rinadigan eng mayda qattiq donalar doimo titrab, joydan ikkinchi joyga ko'chib yurganini ko'rdi. U bu harakatlar, o'z so'zlari bilan aytganda, "suyuqlikdagi oqimlar yoki uning asta-sekin bug'lanishi bilan bog'liq emas, balki zarrachalarning o'ziga xosligini" aniqladi.

Braunning kuzatuvi boshqa olimlar tomonidan tasdiqlangan. Eng kichik zarralar o'zlarini tirikdek tutdilar va zarrachalarning "raqsi" haroratning oshishi va zarracha hajmining kamayishi bilan tezlashdi va suvni yopishqoqroq muhit bilan almashtirganda aniq sekinlashdi. Bu ajoyib hodisa hech qachon to'xtamadi: uni xohlagancha kuzatish mumkin edi. Dastlab, Braun hatto tirik mavjudotlar mikroskop maydoniga tushib qolgan deb o'ylardi, ayniqsa gulchanglar o'simliklarning erkak jinsiy hujayralari bo'lganligi sababli, lekin o'lik o'simliklarning zarralari ham bor edi, hatto yuz yil oldin gerbariylarda quritilgan. Shunda Braun bular 36 jildlik kitob muallifi mashhur frantsuz tabiatshunosi Jorj Buffon (1707-1788) aytgan "tirik mavjudotlarning elementar molekulalari"mi, deb o'yladi. Tabiiy tarix. Braun aftidan jonsiz narsalarni tekshirishni boshlaganida, bu taxmin yo'qoldi; dastlab bu ko'mirning juda kichik zarralari, shuningdek, London havosidan kuygan va chang, keyin mayda maydalangan noorganik moddalar: shisha, turli xil minerallar. "Faol molekulalar" hamma joyda edi: "Har bir mineralda, - deb yozgan edi Braun, - men uni suvda bir muncha vaqt to'xtatib turishi mumkin bo'lgan darajada maydalashga muvaffaq bo'ldim, men ko'p yoki kamroq miqdorda bu molekulalarni topdim. ."

Aytish kerakki, Braunda eng yangi mikroskoplar yo'q edi. O'z maqolasida u bir necha yillar davomida foydalangan oddiy bikonveks linzalari borligini alohida ta'kidlaydi. Va u davom etadi: "Tadqiqot davomida men o'zimning bayonotlarimga ko'proq ishonchlilik berish va ularni oddiy kuzatishlar uchun imkon qadar ochiq qilish uchun ish boshlagan linzalardan foydalanishni davom ettirdim".

Endi Braunning kuzatuvini takrorlash uchun unchalik kuchli bo'lmagan mikroskopga ega bo'lish va undan kuchli yorug'lik nurlari bilan yonma-yon teshik orqali yoritilgan qoraygan qutidagi tutunni tekshirish uchun foydalanish kifoya. Gazda bu hodisa suyuqlikdagiga qaraganda ancha aniqroq namoyon bo'ladi: kul yoki kuyikning kichik bo'laklari (tutun manbasiga qarab) ko'rinadi, yorug'likni sochadi va doimiy ravishda oldinga va orqaga sakrab turadi.

Ilm-fanda tez-tez sodir bo'lganidek, ko'p yillar o'tgach, tarixchilar 1670 yilda mikroskop ixtirochisi, gollandiyalik Antoni Livenguk ham shunga o'xshash hodisani kuzatganligini aniqladilar, ammo mikroskoplarning noyobligi va nomukammalligi, o'sha paytdagi molekulyar fanning embrion holati. Levengukning kuzatishlariga e'tiborni jalb qilmadi, shuning uchun kashfiyot haqli ravishda Braunga tegishli bo'lib, u birinchi bo'lib uni batafsil o'rgangan va tavsiflagan.

Broun harakati va atom-molekulyar nazariya.

Braun tomonidan kuzatilgan hodisa tezda keng tarqaldi. Uning o'zi o'z tajribalarini ko'plab hamkasblariga ko'rsatdi (Braun ikki o'nlab ismlarni sanab o'tadi). Ammo na Braunning o'zi, na boshqa ko'plab olimlar ko'p yillar davomida "Braun harakati" deb nomlangan bu sirli hodisani tushuntira olishmadi. Zarrachalarning harakati mutlaqo tasodifiy edi: vaqtning turli nuqtalarida (masalan, har daqiqada) tuzilgan ularning pozitsiyalarining eskizlari bir qarashda bu harakatlarda biron bir naqsh topishga imkon bermadi.

Broun harakatining (bu hodisa shunday nomlangan) ko'rinmas molekulalarning harakati bilan izohlanishi faqat 19-asrning oxirgi choragida berilgan, ammo hamma olimlar tomonidan darhol qabul qilinmagan. 1863 yilda Karlsrue shahridan (Germaniya) tasviriy geometriya o'qituvchisi Lyudvig Kristian Viner (1826-1896) bu hodisa ko'rinmas atomlarning tebranish harakatlari bilan bog'liq deb taxmin qildi. Bu birinchi, garchi zamonaviydan juda uzoq bo'lsa ham, Broun harakatining atomlar va molekulalarning o'ziga xos xususiyatlari bilan izohlanishi edi. Wiener materiya tuzilishi sirlariga kirib borish uchun ushbu hodisadan foydalanish imkoniyatini ko'rganligi muhimdir. U birinchi bo'lib Broun zarralarining harakat tezligini va ularning kattaligiga bog'liqligini o'lchashga harakat qildi. Qizig'i shundaki, 1921 yilda AQSh Milliy Fanlar Akademiyasining hisobotlari Kibernetikaning mashhur asoschisi Norbertning boshqa Wienerning Braun harakati haqida asar nashr etildi.

L.K.Vinerning g‘oyalari bir qator olimlar – Avstriyada Zigmund Ekner (va 33 yildan keyin – uning o‘g‘li Feliks), Italiyada Jovanni Kantoni, Germaniyada Karl Vilgelm Negeli, Fransiyada Lui Jorj Guy, Belgiyaning uchta ruhoniysi tomonidan qabul qilingan va ishlab chiqilgan. - Jezuits Carbonelli, Delso va Tirion va boshqalar. Bu olimlar orasida keyinchalik mashhur ingliz fizigi va kimyogari Uilyam Ramsey ham bor edi. Asta-sekin ma'lum bo'ldiki, eng kichik zarrachalar har tomondan mikroskopda ko'rinmaydigan kichikroq zarrachalar tomonidan uriladi - xuddi uzoqdagi qayiqni tebranayotgan to'lqinlar qirg'oqdan ko'rinmaydi, qayiqning harakatlari esa. o'zi juda aniq ko'rinadi. Ular 1877 yilda maqolalaridan birida yozganidek, “...katta sonlar qonuni endi to'qnashuvlar ta'sirini o'rtacha bir xil bosimgacha kamaytirmaydi; ularning natijasi endi nolga teng bo'lmaydi, balki doimiy ravishda o'z yo'nalishini o'zgartiradi va kattalik."

Sifat jihatdan, rasm juda ishonchli va hatto vizual edi. Kichkina novda yoki xato taxminan bir xil tarzda harakatlanishi, ko'plab chumolilar tomonidan turli yo'nalishlarda itarilishi (yoki tortilishi) kerak. Bu kichikroq zarralar aslida olimlarning lug'atida edi, lekin ularni hech kim ko'rmagan. Ular molekulalar deb atalgan; Lotin tilidan tarjima qilingan bu so'z "kichik massa" degan ma'noni anglatadi. Ajablanarlisi shundaki, Rim faylasufi Tit Lukretsiy Kar (miloddan avvalgi 99–55 yillar) mashhur she’rida xuddi shunday hodisaga shunday izoh bergan. Narsalarning tabiati haqida. Unda u ko'zga ko'rinmas eng kichik zarrachalarni narsalarning "birlamchi tamoyillari" deb ataydi.

Narsalarning tamoyillari birinchi navbatda o'z-o'zidan harakat qiladi,
Ulardan keyin eng kichik birikmasidan tanalar,
Go'yo asosiy tamoyillarga yaqin,
Ulardan yashirinib, zarbalarni qabul qilib, ular intilishni boshlaydilar,
O'zlarini ko'chirishga, keyin esa kattaroq jismlarni rag'batlantirishga.
Shunday qilib, boshidan boshlab, harakat asta-sekin
Bu bizning his-tuyg'ularimizga ta'sir qiladi va ko'rinadigan bo'ladi
Bizga va quyosh nurida harakatlanadigan chang zarralariga,
Garchi u sodir bo'lgan silkinishlar sezilmasa ham ...

Keyinchalik, Lucretius noto'g'ri ekanligi ma'lum bo'ldi: Broun harakatini yalang'och ko'z bilan kuzatishning iloji yo'q va quyosh nurlaridagi chang zarralari havoning girdobli harakatlari tufayli qorong'i xonaga "raqsga tushishadi". Ammo tashqi tomondan ikkala hodisaning o'xshashligi bor. Va faqat 19-asrda. Broun zarralarining harakati muhit molekulalarining tasodifiy ta'siridan kelib chiqqanligi ko'plab olimlarga ayon bo'ldi. Harakatlanuvchi molekulalar chang zarralari va suvdagi boshqa qattiq zarralar bilan to'qnashadi. Harorat qanchalik yuqori bo'lsa, harakat tezroq bo'ladi. Agar chang zarrasi katta bo'lsa, masalan, 0,1 mm o'lchamga ega bo'lsa (diametri suv molekulasinikidan million marta katta), unda har tomondan unga bir vaqtning o'zida ko'plab ta'sirlar o'zaro muvozanatli bo'ladi va u deyarli yo'q. Ularni "sezing" - taxminan plastinka o'lchamidagi yog'och bo'lagi kabi, uni turli yo'nalishlarda tortib oladigan yoki itaradigan ko'plab chumolilarning harakatlarini "sezmaydi". Agar chang zarrasi nisbatan kichik bo'lsa, u atrofdagi molekulalarning ta'siri ostida u yoki boshqa yo'nalishda harakat qiladi.

Brownian zarralari 0,1-1 mkm tartibdagi o'lchamga ega, ya'ni. millimetrning mingdan o'n mingdan bir qismigacha, shuning uchun Braun ularning harakatini aniqlay oldi, chunki u gulchangning o'ziga emas, balki mayda sitoplazmatik donalarga qaragan (bu haqda ko'pincha noto'g'ri yozilgan). Muammo shundaki, polen hujayralari juda katta. Shunday qilib, shamol tomonidan tashiladigan va odamlarda allergik kasalliklarni keltirib chiqaradigan o'tloq o'ti polenida (pichan isitmasi) hujayra hajmi odatda 20 - 50 mikron oralig'ida bo'ladi, ya'ni. ular Broun harakatini kuzatish uchun juda katta. Shuni ham ta'kidlash kerakki, Broun zarrachasining individual harakatlari juda tez-tez va juda qisqa masofalarda sodir bo'ladi, shuning uchun ularni ko'rish mumkin emas, lekin mikroskop ostida ma'lum vaqt ichida sodir bo'lgan harakatlar ko'rinadi.

Ko'rinishidan, Broun harakatining mavjudligi faktining o'zi materiyaning molekulyar tuzilishini aniq isbotladi, lekin hatto XX asr boshlarida ham. Molekulalarning mavjudligiga ishonmaydigan olimlar, jumladan, fiziklar va kimyogarlar ham bor edi. Atom-molekulyar nazariya asta-sekin va qiyinchilik bilan tan olindi. Shunday qilib, etakchi frantsuz organik kimyogari Marselin Berthelot (1827-1907) shunday deb yozgan edi: "Bizning bilimimiz nuqtai nazaridan molekula tushunchasi noaniq, boshqa tushuncha - atom esa faqat faraziydir". Mashhur frantsuz kimyogari A. Sen-Kler Devil (1818–1881) yanada aniqroq gapirdi: “Men Avogadro qonunini ham, atomni ham, molekulani ham qabul qilmayman, chunki men na ko‘ra oladigan, na kuzata oladigan narsaga ishonishdan bosh tortaman. ” Nemis fizik kimyogari Vilgelm Ostvald (1853-1932), Nobel mukofoti laureati, fizik kimyo asoschilaridan biri, 20-asr boshlarida. atomlarning mavjudligini qat'iy rad etdi. U uch jildlik kimyo darsligini yozishga muvaffaq bo'ldi, unda "atom" so'zi hech qachon tilga olinmaydi. 1904-yil 19-aprelda Qirollik institutida ingliz kimyo jamiyati aʼzolari oldida soʻzga chiqqan Ostvald atomlar yoʻqligini isbotlashga urinib koʻrdi va “biz materiya deb ataydigan narsa faqat maʼlum bir vaqtda birga yigʻilgan energiyalar yigʻindisidir. joy."

Ammo molekulyar nazariyani qabul qilgan fiziklar ham atom-molekulyar nazariyaning to'g'riligi bunchalik sodda tarzda isbotlanganiga ishonolmadi, shuning uchun ham hodisani tushuntirish uchun turli muqobil sabablar ilgari surildi. Va bu ilm-fan ruhiga to'liq mos keladi: hodisaning sababi aniq aniqlanmaguncha, turli xil farazlarni qabul qilish mumkin (va hatto zarur), agar iloji bo'lsa, eksperimental yoki nazariy jihatdan tekshirilishi kerak. Xullas, 1905-yilda Peterburglik fizika professori, mashhur akademik A.F.Ioffening ustozi N.A.Gezexusning “Brokxauz va Efron entsiklopedik lug‘ati”da qisqacha maqolasi chop etilgan. Gesexus, ba'zi olimlarning fikriga ko'ra, Broun harakati "suyuqlikdan o'tadigan yorug'lik yoki issiqlik nurlari" tufayli yuzaga keladi va "suyuqlik ichidagi molekulalarning harakati bilan hech qanday aloqasi bo'lmagan oddiy oqimlarga" qadar qaynaydi va bu oqimlar. "bug'lanish, diffuziya va boshqa sabablar" tufayli yuzaga kelishi mumkin. Axir, chang zarralarining havodagi juda o'xshash harakati aynan vorteks oqimlari tufayli yuzaga kelishi allaqachon ma'lum edi. Ammo Gesexus bergan tushuntirishni eksperimental ravishda osongina rad etish mumkin edi: agar siz kuchli mikroskop orqali bir-biriga juda yaqin joylashgan ikkita Broun zarralarini ko'rsangiz, ularning harakatlari butunlay mustaqil bo'lib chiqadi. Agar bu harakatlar suyuqlikdagi har qanday oqimlardan kelib chiqqan bo'lsa, unda bunday qo'shni zarralar birgalikda harakat qiladilar.

Braun harakati nazariyasi.

20-asr boshlarida. ko'pchilik olimlar Braun harakatining molekulyar tabiatini tushundilar. Ammo barcha tushuntirishlar faqat sifatli bo'lib qoldi; hech qanday miqdoriy nazariya eksperimental sinovlarga bardosh bera olmadi. Bundan tashqari, eksperimental natijalarning o'zi ham noaniq edi: to'xtovsiz shoshilayotgan zarrachalarning hayoliy tomoshasi eksperimentchilarni gipnoz qildi va ular hodisaning qanday xususiyatlarini o'lchash kerakligini aniq bilishmadi.

Ko'rinib turgan to'liq tartibsizlikka qaramay, Braun zarralarining tasodifiy harakatlarini matematik munosabat bilan tasvirlash mumkin edi. Birinchi marta Broun harakatining qat'iy izohini 1904 yilda o'sha yillarda Lvov universitetida ishlagan polshalik fizik Marian Smoluxovski (1872-1917) bergan. Shu bilan birga, ushbu hodisaning nazariyasini Shveytsariyaning Bern shahri Patent idorasining o'sha paytda kam taniqli bo'lgan 2-toifali mutaxassisi Albert Eynshteyn (1879-1955) ishlab chiqdi. Uning 1905 yil may oyida Germaniyaning Annalen der Physik jurnalida chop etilgan maqolasi shunday sarlavhali edi Issiqlikning molekulyar-kinetik nazariyasi talab qiladigan tinch holatda suyuqlikda muallaq turgan zarrachalarning harakati haqida. Eynshteyn shu nom bilan materiya tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasi suyuqlikdagi eng kichik qattiq zarrachalarning tasodifiy harakati mavjudligini majburiy ravishda nazarda tutishini ko'rsatmoqchi bo'ldi.

Qizig'i shundaki, ushbu maqolaning boshida Eynshteyn bu hodisaning o'zi bilan yuzaki bo'lsa-da tanish ekanligini yozadi: "Ehtimol, ko'rib chiqilayotgan harakatlar Braun molekulyar harakati deb ataladigan narsa bilan bir xil bo'lishi mumkin, ammo mavjud ma'lumotlar. Ikkinchisiga nisbatan men uchun shunchalik noto'g'ri ediki, bu aniq fikrni shakllantira olmadim." Va bir necha o'n yillar o'tgach, hayotining so'nggi davrida Eynshteyn o'z xotiralarida boshqacha narsani yozgan - u Broun harakati haqida umuman bilmasligi va uni nazariy jihatdan "qayta kashf etgani" haqida: "Braun harakati" kuzatuvlari uzoq vaqtdan beri sodir bo'lganligini bilmagan holda. Ma'lumki, men atom nazariyasi mikroskopik to'xtatilgan zarrachalarning kuzatiladigan harakatining mavjudligiga olib kelishini aniqladim." Qanday bo'lmasin, Eynshteynning nazariy maqolasi to'g'ridan-to'g'ri eksperimentchilarni o'z xulosalarini eksperimental ravishda sinab ko'rish uchun chaqirish bilan yakunlandi: "Agar biron bir tadqiqotchi tez orada javob bera olsa edi. bu erda ko'tarilgan savollar! – maqolasini shunday noodatiy undov bilan yakunlaydi.

Eynshteynning ehtirosli murojaatiga javob uzoq kutilmadi.

Smoluxovski-Eynshteyn nazariyasiga ko'ra, Broun zarrasining kvadratik siljishining o'rtacha qiymati ( s 2) vaqt uchun t haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir T va suyuqlikning yopishqoqligi h ga teskari proportsional, zarracha hajmi r va Avogadro doimiysi

N A: s 2 = 2RTt/6ph rN A,

Qayerda R- gaz doimiyligi. Shunday qilib, agar 1 daqiqada diametri 1 mkm bo'lgan zarracha 10 mkm ga harakat qilsa, 9 daqiqada - 10 = 30 mkm, 25 daqiqada - 10 = 50 mkm va hokazo. Xuddi shunday sharoitlarda diametri 0,25 mkm bo'lgan zarracha bir xil vaqt oralig'ida (1, 9 va 25 minut) mos ravishda 20, 60 va 100 mkm ga harakat qiladi, chunki = 2. Yuqoridagi formulaga quyidagilar kirishi muhim. Avogadro doimiysi, ya'ni shunday qilib, fransuz fizigi Jan Batist Perren (1870-1942) tomonidan amalga oshirilgan Broun zarrasi harakatining miqdoriy o'lchovlari bilan aniqlanishi mumkin.

1908 yilda Perrin mikroskop ostida Broun zarrachalarining harakatini miqdoriy kuzatishni boshladi. U 1902 yilda ixtiro qilingan ultramikroskopdan foydalangan, bu esa eng kichik zarrachalarni kuchli yon yoritgichdan ularga nur sochish orqali aniqlash imkonini berdi. Perrin saqichdan, ba'zi tropik daraxtlarning quyultirilgan sharbatidan deyarli sharsimon shakldagi va taxminan bir xil o'lchamdagi mayda sharlarni oldi (u sariq akvarel bo'yog'i sifatida ham ishlatiladi). Bu mayda boncuklar 12% suv o'z ichiga olgan glitserinda to'xtatildi; yopishqoq suyuqlik unda rasmni xiralashtiradigan ichki oqimlarning paydo bo'lishiga to'sqinlik qildi. Sekundomer bilan qurollangan Perrin zarrachalarning holatini muntazam ravishda, masalan, har yarim daqiqada, grafikli qog'oz varag'ida (albatta, kattalashtirilgan miqyosda) qayd etdi va keyin chizdi. Olingan nuqtalarni to'g'ri chiziqlar bilan bog'lab, u murakkab traektoriyalarni oldi, ularning ba'zilari rasmda ko'rsatilgan (ular Perrin kitobidan olingan) Atomlar, 1920 yilda Parijda nashr etilgan). Zarrachalarning bunday tartibsiz, tartibsiz harakati ularning fazoda juda sekin harakatlanishiga olib keladi: segmentlar yig'indisi zarrachaning birinchi nuqtadan oxirgi nuqtaga siljishidan ancha katta.

Har 30 soniyada uchta Brownian zarralarining ketma-ket pozitsiyalari - taxminan 1 mikron o'lchamdagi gum to'plari. Bitta hujayra 3 mkm masofaga to'g'ri keladi. Agar Perrin 30 dan keyin emas, balki 3 soniyadan keyin Braun zarrachalarining o'rnini aniqlay olsa, u holda har bir qo'shni nuqta orasidagi to'g'ri chiziqlar bir xil murakkab zigzag siniq chiziqqa aylanadi, faqat kichikroq miqyosda.

Nazariy formuladan va uning natijalaridan foydalanib, Perrin Avogadro raqami uchun o'sha vaqt uchun juda aniq bo'lgan qiymatni oldi: 6,8 . 10 23 . Perrin, shuningdek, Broun zarralarining vertikal tarqalishini o'rganish uchun mikroskopdan foydalangan ( sm. AVOGADRO QONUNI) va tortishish kuchi ta'siriga qaramay, ular eritmada muallaq turishini ko'rsatdi. Perrinning boshqa muhim asarlari ham bor. 1895 yilda u katod nurlarining manfiy elektr zaryadlari (elektronlar) ekanligini isbotladi va 1901 yilda birinchi marta atomning sayyoraviy modelini taklif qildi. 1926 yilda u fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Perrin tomonidan olingan natijalar Eynshteynning nazariy xulosalarini tasdiqladi. Bu kuchli taassurot qoldirdi. Amerikalik fizigi A. Peys ko'p yillar o'tib yozganidek, «shunday sodda yo'l bilan olingan bu natijadan hayratlanishdan to'xtamaysiz: o'lchamiga nisbatan o'lchami katta bo'lgan sharlardan suspenziyani tayyorlash kifoya. Oddiy molekulalarni aniqlang, sekundomer va mikroskopni oling va siz Avogadro konstantasini aniqlay olasiz! Bundan tashqari, hayron bo'lish mumkin: Broun harakati bo'yicha yangi tajribalarning tavsiflari vaqti-vaqti bilan ilmiy jurnallarda (Nature, Science, Journal of Chemical Education) paydo bo'ladi! Perrin natijalari e'lon qilingandan so'ng, atomizmning sobiq muxolifi Ostvald "Brown harakatining kinetik gipoteza talablari bilan mos kelishi... endi eng ehtiyotkor olimga atom nazariyasining eksperimental isboti haqida gapirish huquqini beradi", deb tan oldi. materiyadan. Shunday qilib, atom nazariyasi ilmiy, asosli nazariya darajasiga ko‘tarildi”. U frantsuz matematigi va fizigi Anri Puankare tomonidan takrorlanadi: "Perren tomonidan atomlar sonini ajoyib tarzda aniqlash atomizmning g'alabasini yakunladi ... Kimyogarlarning atomi endi haqiqatga aylandi".

Broun harakati va diffuziya.

Broun zarralarining harakati tashqi ko'rinishi bo'yicha alohida molekulalarning issiqlik harakati natijasida harakatiga juda o'xshaydi. Bu harakat diffuziya deb ataladi. Smoluxovskiy va Eynshteyn ishlaridan oldin ham molekulyar harakat qonunlari materiyaning gazsimon holatining eng oddiy holatida o'rnatildi. Ma'lum bo'lishicha, gazlardagi molekulalar juda tez - o'q tezligida harakat qilishadi, lekin ular uzoqqa ucha olmaydilar, chunki ular ko'pincha boshqa molekulalar bilan to'qnashadi. Masalan, havodagi kislorod va azot molekulalari o'rtacha 500 m/s tezlikda harakatlanib, har soniyada milliarddan ortiq to'qnashuvlarni boshdan kechiradi. Shuning uchun molekulaning yo'li, agar unga ergashish mumkin bo'lsa, murakkab siniq chiziq bo'lar edi. Braun zarralari ham xuddi shunday traektoriyani tasvirlaydi, agar ularning joylashuvi ma'lum vaqt oralig'ida qayd etilgan bo'lsa. Diffuziya ham, Broun harakati ham molekulalarning xaotik termal harakatining natijasidir va shuning uchun ham xuddi shunday matematik munosabatlar bilan tavsiflanadi. Farqi shundaki, gazlardagi molekulalar boshqa molekulalar bilan to'qnashguncha to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanadi, shundan so'ng ular yo'nalishini o'zgartiradilar. Broun zarrasi, molekuladan farqli o'laroq, hech qanday "erkin parvozlar" ni amalga oshirmaydi, lekin juda tez-tez kichik va tartibsiz "jitter" ni boshdan kechiradi, buning natijasida u bir yo'nalishda yoki boshqa tomonga xaotik ravishda siljiydi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, o'lchami 0,1 mkm bo'lgan zarracha uchun bitta harakat atigi 0,5 nm (1 nm = 0,001 mkm) masofada soniyaning uch milliarddan uch qismida sodir bo'ladi. Mualliflardan biri to‘g‘ri ta’kidlaganidek, bu odamlar olomon to‘plangan maydonda bo‘sh pivo idishini ko‘chirishni eslatadi.

Broun harakatidan ko'ra diffuziyani kuzatish osonroq, chunki u mikroskopni talab qilmaydi: harakatlar alohida zarrachalarda emas, balki ularning katta massalarida kuzatiladi, shunchaki diffuziya konvektsiya bilan qo'shilmasligini ta'minlash kerak - materiyaning aralashuvi. vorteks oqimlarining natijasi (bunday oqimlarni sezish oson, bir stakan issiq suvga siyoh kabi rangli eritmaning bir tomchisini qo'yish).

Diffuziyani qalin jellarda kuzatish qulay. Bunday jelni, masalan, penitsillin idishida 4-5% jelatin eritmasini tayyorlash orqali tayyorlash mumkin. Jelatin avval bir necha soat davomida shishishi kerak, so'ngra idishni issiq suvga tushirish orqali aralashtirish bilan butunlay eritiladi. Sovutgandan so'ng, shaffof, biroz bulutli massa shaklida oqmaydigan jel olinadi. Agar o'tkir cımbızlar yordamida siz ushbu massaning o'rtasiga kaliy permanganatning kichik kristalini ("kaliy permanganat") ehtiyotkorlik bilan kiritsangiz, kristall qolgan joyda osilgan holda qoladi, chunki jel uning tushishiga yo'l qo'ymaydi. Bir necha daqiqadan so'ng, binafsha rangdagi to'p kristall atrofida o'sishni boshlaydi, vaqt o'tishi bilan u bankaning devorlari shaklini buzmaguncha kattaroq va kattaroq bo'ladi. Xuddi shu natijani mis sulfat kristalli yordamida olish mumkin, faqat bu holda to'p binafsha emas, balki ko'k rangga aylanadi.

To'p nima uchun paydo bo'lganligi aniq: MnO 4 - kristall eriganida hosil bo'lgan ionlar eritmaga kiradi (gel asosan suvdir) va diffuziya natijasida barcha yo'nalishlarda teng ravishda harakatlanadi, tortishish kuchi esa deyarli hech qanday ta'sir qilmaydi. diffuziya tezligi. Suyuqlikda diffuziya juda sekin: to'p bir necha santimetrga o'sishi uchun ko'p soatlar kerak bo'ladi. Gazlarda diffuziya ancha tez sodir bo'ladi, lekin shunga qaramay, agar havo aralashmasa, parfyum yoki ammiak hidi xonada soatlab tarqaladi.

Braun harakat nazariyasi: tasodifiy yurishlar.

Smoluxovski-Eynshteyn nazariyasi diffuziya va Broun harakati qonunlarini tushuntiradi. Biz bu naqshlarni diffuziya misolida ko'rib chiqishimiz mumkin. Agar molekula tezligi bo'lsa u, keyin, to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanish, vaqt ichida t masofaga boradi L = ut, lekin boshqa molekulalar bilan to'qnashuvlar tufayli bu molekula to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanmaydi, balki doimiy ravishda harakat yo'nalishini o'zgartiradi. Agar molekula yo'lini chizish mumkin bo'lsa, u Perrin tomonidan olingan chizmalardan tubdan farq qilmaydi. Bu raqamlardan ko'rinib turibdiki, xaotik harakat tufayli molekula masofaga siljiydi s dan sezilarli darajada kamroq L. Bu miqdorlar munosabat bilan bog'liq s= , bu yerda l - molekulaning bir to'qnashuvdan ikkinchisiga uchadigan masofasi, o'rtacha erkin yo'l. O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, havo molekulalari uchun normal atmosfera bosimi l ~ 0,1 mkm, ya'ni 500 m / s tezlikda azot yoki kislorod molekulasi masofani 10 000 soniyada (uch soatdan kam) uchib o'tadi. L= 5000 km va dastlabki holatidan faqat o'zgaradi s= 0,7 m (70 sm), shuning uchun moddalar diffuziya tufayli, hatto gazlarda ham juda sekin harakat qiladi.

Molekulaning diffuziya natijasidagi yo'li (yoki Broun zarrasining yo'li) tasodifiy yurish deyiladi. Aqlli fiziklar bu iborani mast odamning yurishi - "mastning yo'li" deb qayta talqin qilishdi. Bu o'xshashlik, shuningdek, oddiygina xulosa chiqarish imkonini beradi, bunday jarayonning asosiy tenglamasi bir o'lchovli harakat misoliga asoslanadi, uni uch o'lchovliga umumlashtirish oson.

Faraz qilaylik, mayin dengizchi tungi vaqtda tavernadan chiqib, ko'cha bo'ylab ketdi. Eng yaqin fonargacha bo'lgan yo'lni bosib o'tib, u dam oldi va ketdi ... yo oldinga, keyingi fonarga yoki orqaga, tavernaga - axir u qaerdan kelganini eslay olmaydi. Savol shundaki, u hech qachon qovoqni tark etadimi yoki u atrofida aylanib yuradimi, endi uzoqlashadi, endi unga yaqinlashadimi? (Muammoning yana bir variantida ko‘chaning ikki chetida ko‘cha chiroqlari tugaydigan iflos zovurlar borligi aytiladi va dengizchi ulardan biriga tushib keta oladimi, deb so‘raydi). Intuitiv ravishda, ikkinchi javob to'g'ri ko'rinadi. Ammo bu noto'g'ri: ma'lum bo'lishicha, dengizchi asta-sekin nol nuqtadan uzoqlashadi, garchi u faqat bitta yo'nalishda yurganidan ko'ra sekinroq bo'ladi. Buni qanday isbotlash mumkin.

Birinchi marta eng yaqin chiroqqa (o'ngga yoki chapga) o'tib, dengizchi uzoqda bo'ladi. s 1 = ± l boshlang'ich nuqtadan. Bizni faqat uning bu nuqtadan masofasi qiziqtiradi, lekin yo'nalishi emas, biz ushbu ifodani kvadratga solish orqali belgilardan xalos bo'lamiz: s 1 2 = l 2. Biroz vaqt o'tgach, dengizchi allaqachon tugatdi N"ayyorlik", uzoqda bo'ladi

s N= boshidan. Va yana (bir yo'nalishda) eng yaqin chiroqqa, masofadan yurib s N+1 = s N± l yoki siljish kvadratidan foydalangan holda, s 2 N+1 = s 2 N± 2 s N l + l 2. Agar dengizchi bu harakatni ko'p marta takrorlasa (dan N oldin N+ 1), keyin o'rtacha (u teng ehtimollik bilan o'tadi) natijasida N o'ngga yoki chapga qadam), muddat ± 2 s N Men bekor qilaman, shuning uchun s 2 N+1 = s2 N+ l 2> (burchakli qavslar o'rtacha qiymatni ko'rsatadi) L = 3600 m = 3,6 km, ayni paytda nol nuqtadan siljish faqat teng bo'ladi. s= = 190 m.Uch soatdan keyin u o'tib ketadi L= 10,8 km va siljiydi s= 330 m va boshqalar.

Ish u Olingan formulada l ni diffuziya koeffitsienti bilan solishtirish mumkin, bu irland fizigi va matematigi Jorj Gabriel Stokes (1819-1903) tomonidan ko'rsatilgandek, zarrachalar hajmi va muhitning yopishqoqligiga bog'liq. Shunga o'xshash fikrlarga asoslanib, Eynshteyn o'z tenglamasini chiqardi.

Real hayotda Braun harakati nazariyasi.

Tasodifiy yurishlar nazariyasi muhim amaliy dasturlarga ega. Ularning ta'kidlashicha, diqqatga sazovor joylar (quyosh, yulduzlar, magistral yoki temir yo'l shovqini va boshqalar) bo'lmasa, odam o'rmonda, qor bo'ronida yoki qalin tumanda dala bo'ylab aylanib yuradi va har doim o'z joyiga qaytadi. asl joy. Aslida, u aylana bo'ylab yurmaydi, lekin molekulalar yoki Broun zarralari taxminan bir xil tarzda harakat qiladi. U asl joyiga qaytishi mumkin, lekin tasodifan. Ammo u yo'lini ko'p marta kesib o'tadi. Ular, shuningdek, qor bo'ronida muzlab qolgan odamlar eng yaqin turar-joy yoki yo'ldan "bir necha kilometr" masofada topilganligini aytishadi, lekin aslida odamning bu kilometrni bosib o'tish imkoniyati yo'q edi va buning sababi.

Tasodifiy yurishlar natijasida odamning qancha o'zgarishini hisoblash uchun siz l qiymatini bilishingiz kerak, ya'ni. odamning to'g'ri chiziqda hech qanday belgisiz yurishi mumkin bo'lgan masofa. Bu qiymat geologiya-mineralogiya fanlari doktori B.S.Gorobets tomonidan ko‘ngilli talabalar yordamida o‘lchandi. U, albatta, ularni zich o'rmonda yoki qor bilan qoplangan maydonda qoldirmadi, hammasi oddiyroq edi - talaba bo'sh stadionning markaziga joylashtirildi, ko'zlarini bog'lab, futbol maydonining oxirigacha yurishni so'radi. to'liq sukunat (tovushlar bo'yicha orientatsiyani istisno qilish uchun). Ma’lum bo‘lishicha, o‘quvchi to‘g‘ri chiziq bo‘ylab o‘rtacha atigi 20 metrga yaqin yurgan (ideal to‘g‘ri chiziqdan og‘ish 5° dan oshmagan), keyin esa asl yo‘nalishdan tobora ko‘proq chetlana boshlagan. Oxir-oqibat, u chekkaga yetib bormasdan, to'xtadi.

Endi odam o'rmonda soatiga 2 kilometr tezlikda yursin (aniqrog'i, aylanib yursin) (yo'l uchun bu juda sekin, lekin zich o'rmon uchun bu juda tez), agar l qiymati 20 bo'lsa. metr, keyin bir soat ichida u 2 km ni bosib o'tadi, lekin atigi 200 m, ikki soatda - taxminan 280 m, uch soatda - 350 m, 4 soatda - 400 m va hokazo. Va to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanadi. Bunday tezlikda odam 4 soatda 8 kilometr masofani bosib o'tadi, shuning uchun dala ishlarida xavfsizlik yo'riqnomasida quyidagi qoida mavjud: agar diqqatga sazovor joylar yo'qolsa, siz joyida qolishingiz, boshpana o'rnatishingiz va oxirini kutishingiz kerak. yomon ob-havo (quyosh chiqishi mumkin) yoki yordam uchun. O'rmonda diqqatga sazovor joylar - daraxtlar yoki butalar to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanishingizga yordam beradi va har safar ikkita bunday nishonga yopishib olishingiz kerak - biri oldinda, ikkinchisi orqada. Lekin, albatta, o'zingiz bilan kompas olganingiz ma'qul...

Ilya Leenson

Adabiyot:

Mario Liozzi. Fizika tarixi. M., Mir, 1970 yil
Kerker M. 1900 yilgacha Braun harakatlari va molekulyar haqiqat. Kimyoviy ta'lim jurnali, 1974, jild. 51, № 12
Leenson I.A. Kimyoviy reaksiyalar. M., Astrel, 2002 yil

Molekulalar orasidagi oʻzaro taʼsir kuchlari……………………4

Jordano Bruno nima uchun kuydirildi?...................................... 7

Galiley Galiley o'zining ilmiy qarashlaridan voz kechdimi? ......................................................... .. .....9

Bibliografiya………………………………………………………….. .13

Braun harakati
Brown harakati, suyuqlik yoki gazda to'xtatilgan kichik zarrachalarning tasodifiy harakati, atrof-muhit molekulalarining zarbalari ta'sirida sodir bo'ladi. Robert tomonidan ochilgan jigarrang 1827 yilda. Faqat mikroskop ostida ko'rinadigan to'xtatilgan zarralar bir-biridan mustaqil ravishda harakat qiladi va murakkab zigzag traektoriyalarini tasvirlaydi. Braun harakati vaqt o'tishi bilan zaiflashmaydi va muhitning kimyoviy xossalariga bog'liq emas. Broun harakatining intensivligi muhit haroratining oshishi va uning yopishqoqligi va zarracha hajmining pasayishi bilan ortadi.
Broun harakatini kuzatishda zarrachaning joylashuvi muntazam oraliqlarda qayd etiladi. Albatta, kuzatishlar orasida zarracha to'g'ri chiziqli harakat qilmaydi, lekin ketma-ket pozitsiyalarni to'g'ri chiziqlar bilan bog'lash harakatning odatiy rasmini beradi.
Broun harakati nazariyasi zarrachaning tasodifiy harakatlarini molekulalarning tasodifiy kuchlari va ishqalanish kuchlarining ta'siri bilan izohlaydi. Kuchning tasodifiy tabiati uning t 1 vaqt oralig'idagi harakati, agar bu intervallar bir-biriga to'g'ri kelmasa, t 2 oraliqdagi ta'sirga to'liq bog'liqligini bildiradi. Etarlicha uzoq vaqt davomida o'rtacha kuch nolga teng va Broun zarrasining o'rtacha siljishi ham nolga teng bo'ladi.
Braun harakati nazariyasi statistik mexanikaning asosini yaratishda muhim rol o'ynadi. Bundan tashqari, u amaliy ahamiyatga ham ega. Avvalo, Braun harakati o'lchov vositalarining aniqligini cheklaydi. Masalan, oyna galvanometri ko'rsatkichlarining aniqlik chegarasi havo molekulalari tomonidan bombardimon qilingan Broun zarrasi kabi oynaning tebranishi bilan belgilanadi. Broun harakati qonunlari sabab elektronlarning tasodifiy harakatini aniqlaydi shovqinlar elektr zanjirlarida. Dielektrik yo'qotishlar dielektriklar dielektrikni tashkil etuvchi dipol molekulalarining tasodifiy harakatlari bilan izohlanadi. Elektrolitlar eritmalarida ionlarning tasodifiy harakati ularning elektr qarshiligini oshiradi.
Molekulalar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari

Molekulyar o'zaro ta'sir - bu elektr neytral o'rtasidagi o'zaro ta'sir molekulalar yoki atomlar . Birinchi marta molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari hisobga olindiJ. D. van der Vaals (1873 ) haqiqiy gaz va suyuqliklarning xossalarini tushuntirish.
Orientatsiya kuchlari qutbli molekulalar, ya'ni bo'lganlar o'rtasida harakat qiladielektr dipol momentlari. Ikki qutbli molekulalar orasidagi tortishish kuchi ularning dipol momentlari bir chiziq bo'ylab to'g'ri kelganda eng katta bo'ladi. Bu kuch farqli zaryadlar orasidagi masofalar o'xshash zaryadlar orasidagi masofadan bir oz kichikroq bo'lganligi sababli paydo bo'ladi. Natijada, dipollarning tortishishi ularning itarilishidan oshadi. Dipollarning o'zaro ta'siri ularning o'zaro yo'nalishiga bog'liq va shuning uchun dipollarning o'zaro ta'sir kuchlari deyiladi. orientatsion. Xaotik issiqlik harakati qutbli molekulalarning yo'nalishini doimiy ravishda o'zgartiradi, ammo hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, barcha mumkin bo'lgan yo'nalishlar bo'yicha kuchning o'rtacha qiymati nolga teng bo'lmagan ma'lum bir qiymatga ega.

Induktiv (yoki qutblanish) kuchlari qutbli va qutbsiz molekulalar o'rtasida harakat qiladi. Qutbli molekula hosil qiladielektr maydoni, bu butun hajm bo'ylab bir tekis taqsimlangan elektr zaryadlari bilan molekulani qutblantiradi. Musbat zaryadlar elektr maydon yo'nalishi bo'yicha (ya'ni musbat qutbdan uzoqqa) siljiydi va manfiy zaryadlar qarshi (musbat qutb tomon) siljiydi. Natijada qutbsiz molekulada dipol moment induktsiya qilinadi.
Bu energiya deyiladi induksiya, chunki u molekulalarning qutblanishi tufayli paydo bo'ladielektrostatik induksiya. Induktiv kuchlar ( F ind ?r? 7) qutbli molekulalar orasida ham harakat qiladi.
Polar bo'lmagan molekulalar orasida harakat qiladi dispersiv molekulalararo o'zaro ta'sir. Ushbu o'zaro ta'sirning tabiati faqat yaratilishdan keyin to'liq oydinlashdikvant mexanikasi. Atomlar va molekulalarda elektronlar yadrolar atrofida murakkab tarzda harakatlanadi. Vaqt o'tishi bilan o'rtacha qutbsiz molekulalarning dipol momentlari nolga teng bo'ladi. Ammo har daqiqada elektronlar ma'lum bir pozitsiyani egallaydi. Shuning uchun dipol momentining oniy qiymati (masalan, vodorod atomi uchun) noldan farq qiladi. Bir lahzali dipol qo'shni molekulalarni qutblantiradigan elektr maydonini hosil qiladi. Natijada o'zaro ta'sir oniy dipollar. Qutbsiz molekulalar orasidagi o'zaro ta'sir energiyasi barcha mumkin bo'lgan lahzali dipollarning induksiya tufayli qo'shni molekulalarda induksiya qiladigan dipol momentlari bilan o'zaro ta'sirining o'rtacha natijasidir.
Ushbu turdagi molekulalararo o'zaro ta'sir deyiladi tarqatuvchi chunki yorug'lik dispersiyasi moddada bu o'zaro ta'sir molekulalarning bir xil xususiyatlari bilan belgilanadi. Dispersiya kuchlari barcha atomlar va molekulalar o'rtasida ta'sir qiladi, chunki ularning paydo bo'lish mexanizmi molekulalarning (atomlarning) doimiy dipol momentlariga ega yoki yo'qligiga bog'liq emas. Odatda bu kuchlar orientatsion va induktiv kuchlardan kattaroqdir. Faqat katta dipol momentlari bo'lgan molekulalarning o'zaro ta'siri paytida, masalan, suv molekulalari, F yoki > F disp(suv molekulalari uchun 3 marta). Kabi qutbli molekulalar bilan o'zaro ta'sirlashganda CO, HI, HBr va boshqalar, dispersiya kuchlari boshqalardan o'nlab va yuzlab marta kattaroqdir.
Har uch turdagi molekulalararo o'zaro ta'sirlar masofa bilan bir xil tarzda kamayishi juda muhimdir:
U = U yoki + U ind + U disp ?r ? 6
Qaytaruvchi kuchlar to'ldirilganda juda qisqa masofalarda molekulalar o'rtasida harakat qiladielektron qobiqlarmolekulalarni tashkil etuvchi atomlar. Kvant mexanikasida mavjud Pauli printsipi to'ldirilgan elektron qobiqlarning bir-biriga kirib borishini taqiqlaydi. Vujudga keladigan itaruvchi kuchlar jozibali kuchlardan ko'ra ko'proq molekulalarning individualligiga bog'liq.

Nega Giordano Bruno yoqib yuborildi?
Bruno Giordano Filippe (1548, Nola, — 17.2.1600, Rim), italyan faylasufi va shoiri, vakili. panteizm . O‘z qarashlari uchun ruhoniylar tomonidan ta’qibga uchrab, Italiyani tark etib, Fransiya, Angliya va Germaniyada yashadi. Italiyaga qaytib kelgach (1592), u bid'at va erkin fikrlashda ayblandi va sakkiz yillik qamoqdan so'ng olovda yoqib yuborildi.
Brunoning falsafa g'oyalarida Neoplatonizm (ayniqsa, yagona ibtido va dunyo ruhi haqidagi g'oyalar olamning harakatlantiruvchi printsipi bo'lib, Brunoga olib keldi. gilozoizm ) qadimgi materialistlarning, shuningdek, pifagorchilarning qarashlarining kuchli ta'siri bilan kesishgan. Brunoning sxolastik aristotelizmga qarshi qaratilgan panteistik naturfalsafasining shakllanishiga, asosan, Brunoning Nikolay Kuza falsafasi bilan tanishishi yordam berdi (Bruno ham ijobiy ta'rifning mumkin emasligi asosida "salbiy ilohiyot" g'oyasini o'rgangan. Xudoning). Bruno ushbu manbalarga asoslanib, falsafaning maqsadini g'ayritabiiy xudoni emas, balki "narsalardagi xudo" bo'lgan tabiatni bilish deb hisobladi. Geliotsentrik nazariyani ishlab chiqish N. Kopernik , unga katta ta'sir ko'rsatgan Bruno tabiatning cheksizligi va cheksiz sonli olamlar haqida g'oyalarni ifoda etdi, dunyoning jismoniy bir xilligini tasdiqladi (barcha jismlarni tashkil etuvchi 5 element - yer, suv, olov, havo haqidagi ta'limot). va efir). Bruno ko'p narsalar paydo bo'ladigan yagona cheksiz oddiy substansiya g'oyasini ichki qarindoshlik va qarama-qarshiliklarning tasodifiyligi g'oyasi bilan bog'ladi ("Sabab, boshlanish va bitta", 1584). Cheksizlikda aniqlangan holda, to'g'ri chiziq va aylana, markaz va periferiya, shakl va materiya va boshqalar birlashadi. Borliqning asosiy birligi monad , faoliyatida jismoniy va ma'naviy, ob'ekt va sub'ekt birlashadi. Oliy substansiya “monadalar monadasi” yoki Xudodir; umuman olganda, u o'zini hamma narsada - "hamma narsada" namoyon qiladi. Bu g'oyalar zamonaviy falsafaning rivojlanishiga katta ta'sir ko'rsatdi: alohida narsalarga nisbatan yagona substansiya g'oyasi Bruno Spinoza tomonidan, monada g'oyasi G. Leybnits tomonidan ishlab chiqilgan. ​mavjudlikning birligi va "qarama-qarshiliklarning tasodifiyligi" - F. Shelling va G. Hegel dialektikasida. Shunday qilib, Bruno falsafasi o‘rta asr falsafiy tizimlaridan hozirgi zamon falsafiy tushunchalariga o‘tish davri bo‘ldi.
V.V. Sokolov.
Kosmologiyada Bruno o'z davridan oldinroq bo'lgan va faqat keyingi astronomik kashfiyotlar bilan oqlangan bir qator taxminlarni aytdi: bizning quyosh tizimimizda uning davrida noma'lum bo'lgan sayyoralar mavjudligi, Quyosh va yulduzlarning o'q atrofida aylanishi haqida (" O'lchovsiz va son-sanoqsiz haqida, 1591), Koinotda bizning Quyoshimizga o'xshash son-sanoqsiz jismlar borligi haqida va hokazo. Bruno Yer va osmon o'rtasidagi qarama-qarshilik haqidagi o'rta asrlardagi g'oyalarni rad etdi va yashashga yaroqlilik haqida gapirib, antropotsentrizmga qarshi chiqdi. boshqa dunyolardan.
Shoir sifatida Bruno klassitsizmning muxoliflariga mansub edi. Brunoning o'ziga xos badiiy asari: antiklerikal satirik "Nuhning kemasi" she'ri, falsafiy sonetlar, "Shamdon" komediyasi (1582, ruscha tarjimasi 1940), unda Bruno "o'rganilgan komediya" qonunlarini buzadi va erkin asar yaratadi. Neapolitan ko'chasi hayoti va odatlarini real tasvirlash imkonini beruvchi dramatik shakl. Ushbu komediyada Bruno pedantizm va xurofotni masxara qiladi va katolik reaktsiyasi olib kelgan ahmoqona va ikkiyuzlamachi axloqsizlikka kaustik istehzo bilan hujum qiladi.
R. I. Xlodovskiy

Galiley Galiley ilmiy qarashlaridan voz kechdimi?
1609 yilda Gollandiyada ixtiro qilingan teleskop haqidagi ma'lumotlarga asoslanib, Galiley o'zining birinchi teleskopini qurdi va taxminan 3 marta kattalashtirish imkonini berdi. Teleskopning ishlashi Sankt-Peterburg minorasidan namoyish etildi. Marka Venetsiyada bo'lib, katta taassurot qoldirdi. Tez orada Galiley 32 marta kattalashtirishga ega teleskop qurdi. Uning yordami bilan olib borilgan kuzatishlar Aristotelning "ideal sohalari" ni va samoviy jismlarning mukammalligi haqidagi dogmani yo'q qildi: Oyning yuzasi tog'lar bilan qoplangan va kraterlar bilan qoplangan, yulduzlar ko'rinadigan o'lchamlarini yo'qotgan va ularning ulkan masofasi tushunilgan. birinchi marta. Yupiter 4 ta sun'iy yo'ldoshni kashf etdi va osmonda juda ko'p yangi yulduzlar paydo bo'ldi. Somon yo'li alohida yulduzlarga bo'lindi. Galiley o'zining kuzatishlarini "Yulduzli xabarchi" (1610-11) asarida tasvirlab bergan, bu ajoyib taassurot qoldirdi. Ayni paytda shiddatli tortishuv boshlandi. Galileyni u ko'rgan hamma narsa optik illyuziya ekanligida ayblashdi; ular shunchaki uning kuzatishlari Aristotelga zid ekanligini va shuning uchun noto'g'ri ekanligini ta'kidladilar.
Astronomik kashfiyotlar Galiley hayotida burilish nuqtasi bo'lib xizmat qildi: u o'qituvchilikdan ozod bo'ldi va Gertsog Kosimo II de' Medicining taklifiga binoan Florensiyaga ko'chib o'tdi. Bu erda u ma'ruza o'qish majburiyatisiz sud "falsafasi" va universitetning "birinchi matematiki" bo'ladi.
Teleskopik kuzatishlarni davom ettirib, Galiley Venera fazalarini, quyosh dog'larini va Quyoshning aylanishini kashf etdi, Yupiter sun'iy yo'ldoshlarining harakatini o'rgandi va Saturnni kuzatdi. 1611 yilda Galiley Rimga sayohat qildi, u erda u papa saroyida qizg'in kutib olindi va u erda u a'zo bo'lgan "Akademia dei Lincei" ("Silovodlar akademiyasi") asoschisi shahzoda Cesi bilan do'stlashdi. . Gertsogning talabiga binoan Galiley o'zining Aristotelga qarshi birinchi asarini "Suvdagi jismlar va undagi harakatlanuvchilar to'g'risida nutq" (1612) nashr etdi, unda u suyuq jismlardagi muvozanat sharoitlarini chiqarishda teng momentlar printsipini qo'lladi. .
Biroq, 1613 yilda Galileyning Abbot Kastelliga yozgan maktubi ma'lum bo'lib, unda u Kopernikning qarashlarini himoya qilgan. Xat Galileyni inkvizitsiyaga to'g'ridan-to'g'ri qoralash uchun sabab bo'ldi. 1616 yilda yezuitlar jamoati Kopernik ta'limotini bid'at deb e'lon qildi va Kopernikning kitobi taqiqlangan kitoblar ro'yxatiga kiritilgan. Farmonda Galileyning nomi ko'rsatilmagan, ammo unga shaxsiy ravishda ushbu ta'limotni himoya qilishdan voz kechish buyurilgan. Galiley rasman farmonga bo'ysundi. Bir necha yillar davomida u Kopernik tizimi haqida sukut saqlashga yoki bu haqda maslahatlar bilan gapirishga majbur bo'ldi. 1616 yilda Galiley Rimga sayohat qiladi. Kopernik ta'limotini muhokama qilish va sinab ko'rish uchun papa saroyida "inkvizitsiya uchun ish tayyorlovchilar" deb ataladigan ilohiyotshunoslar yig'iladi va keyin Kopernikning qarashlarini targ'ib qilishni taqiqlovchi farmon chiqaradi. Bu birinchi rasmiy taqiq edi. Ammo Galiley o'z qarashlaridan voz kechmadi. Men shunchaki ehtiyotkorroq bo'ldim. Kopernik ta'limotini targ'ib qilish huquqidan mahrum bo'lib, u o'z tanqidini Aristotelga qarshi qaratdi. Galileyning bu davrdagi yagona yirik asari 1618 yilda paydo bo'lgan uchta kometa haqidagi polemik risola bo'lgan "Tasdiqlovchi" edi. Adabiy shakl, zukkolik va uslubning nafisligi nuqtai nazaridan bu Galileyning eng diqqatga sazovor asarlaridan biridir.
Kopernik tizimining to'g'riligiga ishonch hosil qilgan Galiley "Dunyoning ikkita eng muhim tizimi - Ptolemey va Kopernik bo'yicha dialog" (1632) katta astronomik risola ustida ishlay boshladi. Bu asar Kopernik ta'limotining afzalliklarini shunchalik ishonchli isbotlaydi va Aristotelchilar kontseptsiyasi tarafdori, sodda fikrli mag'lubiyatga uchragan Simplicio niqobi ostida tasvirlangan papa shu qadar ahmoqqa o'xshaydiki, momaqaldiroq sekin bo'lmasdi. Dadam xafa bo'ldi. Bundan Galileyning dushmanlari foydalangan va u sudga chaqirilgan. Yetmish yoshli Galileyning ruhi buzildi. Keksa olim omma oldida tavba qilishga majbur bo'ldi va umrining so'nggi yillarida u uy qamog'ida va inkvizitsiya nazoratida o'tkazdi. 1635 yilda u "bid'atchi ta'limotidan" voz kechdi. Olim Galiley qahramon emas edi. U mag'lubiyatini tan oldi. Ammo ilm-fan tarixida u buyuk olim bo'lib qoldi va Galileyning sudlanishi, hatto katolik dini tarafdorlarining so'zlariga ko'ra, "cherkov ma'murlarining fanga nisbatan qilgan eng halokatli xatosi edi".
1623 yilda Galileyning do'sti kardinal Maffeo Barberini Urban VIII nomi bilan papa taxtiga o'tirdi. Galiley uchun bu voqea taqiqlash (farmon) rishtalaridan xalos bo'lishga teng bo'lib tuyuldi. 1630 yilda u Rimga "To'lqinlar oqimi va oqimi bo'yicha dialog" ("Dunyoning ikkita asosiy tizimi bo'yicha dialog" ning birinchi nomi) ning tayyor qo'lyozmasi bilan keldi, unda Kopernik va Ptolemey uchta suhbatdosh o'rtasidagi suhbatlarda taqdim etiladi: Sagredo, Salviati va Simplicio.
va hokazo.................

Bugun biz muhim mavzuni batafsil ko'rib chiqamiz - suyuqlik yoki gazdagi kichik materiya qismlarining Broun harakatini aniqlaymiz.

Xarita va koordinatalar

Zerikarli darslardan qiynalgan ba'zi maktab o'quvchilari nima uchun fizikani o'rganishlarini tushunishmaydi. Ayni paytda, aynan shu fan bir paytlar Amerikani kashf etishga imkon bergan!

Keling, uzoqdan boshlaylik. O'rta er dengizining qadimiy tsivilizatsiyalari ma'lum ma'noda omadli edi: ular yopiq ichki suv havzasi qirg'og'ida rivojlangan. O'rta er dengizi har tomondan quruqlik bilan o'ralganligi uchun shunday nomlanadi. Qadimgi sayohatchilar esa o'zlarining ekspeditsiyasi bilan qirg'oqlarni ko'zdan qochirmasdan ancha uzoqqa borishlari mumkin edi. Erning konturlari navigatsiya qilishga yordam berdi. Va birinchi xaritalar geografik emas, balki tavsiflovchi tarzda tuzilgan. Ushbu nisbatan qisqa sayohatlar tufayli yunonlar, finikiyaliklar va misrliklar kema qurishda juda yaxshi bo'lishdi. Va eng yaxshi uskunalar qaerda bo'lsa, o'z dunyongizning chegaralarini surish istagi bor.

Shunday qilib, kunlarning birida Evropa kuchlari okeanga kirishga qaror qilishdi. Qit'alar orasidagi cheksiz kengliklarni suzib o'tayotganda, dengizchilar ko'p oylar davomida faqat suvni ko'rdilar va ular qandaydir tarzda yo'l topishlariga to'g'ri keldi. Aniq soatlar va yuqori sifatli kompas ixtirosi koordinatalarini aniqlashga yordam berdi.

Soat va kompas

Kichik qo'l xronometrlarining ixtirosi dengizchilarga katta yordam berdi. Ularning qayerdaligini aniq aniqlash uchun ular quyoshning ufqdan balandligini o‘lchaydigan oddiy asbobga ega bo‘lishlari va peshin vaqtining aynan qachonligini bilishlari kerak edi. Kompas tufayli kema kapitanlari qaerga ketayotganlarini bilishardi. Soat ham, magnit ignaning xossalari ham fiziklar tomonidan o‘rganilgan va yaratilgan. Shu tufayli butun dunyo yevropaliklar uchun ochildi.

Yangi qit'alar terra incognita, o'rganilmagan erlar edi. Ularda g'alati o'simliklar o'sib chiqdi va g'alati hayvonlar topildi.

O'simliklar va fizika

Tsivilizatsiyalashgan dunyoning barcha tabiatshunoslari bu yangi g'alati ekologik tizimlarni o'rganishga shoshildilar. Va, albatta, ulardan foyda olishga intilishdi.

Robert Braun ingliz botaniki edi. U Avstraliya va Tasmaniyaga sayohat qilib, u erda o'simliklar kollektsiyalarini yig'di. Allaqachon Angliyada uyda, u olib kelingan materialning tavsifi va tasnifi ustida ko'p ishladi. Va bu olim juda puxta edi. Bir kuni, o'simlik shirasidagi gulchanglarning harakatini kuzatar ekan, u ko'rdi: mayda zarralar doimo xaotik zigzag harakatlarini qiladi. Bu gazlar va suyuqliklardagi kichik elementlarning Broun harakatining ta'rifi. Kashfiyot tufayli ajoyib botanik o'z ismini fizika tarixiga yozdi!

Jigarrang va xushbo'y

Yevropa ilm-fanida biror effekt yoki hodisani kashf etgan shaxs nomini berish odat tusiga kiradi. Ammo ko'pincha bu tasodifan sodir bo'ladi. Ammo fizik qonunni ta'riflagan, uning ahamiyatini kashf etgan yoki batafsilroq o'rgangan odam o'zini soyada topadi. Bu frantsuz Lui Jorj Guy bilan sodir bo'ldi. Aynan u Braun harakatining ta'rifini bergan (7-sinf fizika bo'yicha ushbu mavzuni o'rganayotganda bu haqda aniq eshitmaydi).

Guy tadqiqoti va Braun harakatining xususiyatlari

Frantsiyalik eksperimentator Lui Jorj Gouy bir nechta suyuqliklarda, shu jumladan eritmalarda har xil turdagi zarrachalarning harakatini kuzatdi. O'sha davrning fani allaqachon mikrometrning o'ndan bir qismigacha bo'lgan materiya bo'laklarining hajmini aniq aniqlashga muvaffaq bo'lgan. Braun harakati nima ekanligini o'rganar ekan (fizikada bu hodisaning ta'rifini Guy bergan) olim tushundi: zarrachalar harakatining intensivligi, agar ular kamroq yopishqoq muhitga joylashtirilsa, ortadi. Keng spektrli eksperimentator sifatida u suspenziyani turli quvvatdagi yorug'lik va elektromagnit maydonlarga ta'sir qildi. Olim bu omillar zarrachalarning xaotik zigzag sakrashlariga hech qanday ta'sir qilmasligini aniqladi. Gouy Braun harakati nimani isbotlashini aniq ko'rsatdi: suyuqlik yoki gaz molekulalarining issiqlik harakati.

Jamoa va ommaviy

Endi suyuqlikdagi kichik materiya qismlarining zigzag sakrash mexanizmini batafsilroq tasvirlab beraylik.

Har qanday modda atomlar yoki molekulalardan iborat. Dunyoning bu elementlari juda kichik, ularni hech qanday optik mikroskop ko'ra olmaydi. Suyuqlikda ular doimo tebranadi va harakat qiladi. Har qanday ko'rinadigan zarracha eritma ichiga kirganda, uning massasi bir atomdan minglab marta katta bo'ladi. Suyuqlik molekulalarining Broun harakati xaotik tarzda sodir bo'ladi. Ammo shunga qaramay, barcha atomlar yoki molekulalar bir jamoa bo'lib, ular bir-biriga qo'shilgan odamlar kabi bog'langan. Shuning uchun, ba'zan shunday bo'ladiki, zarrachaning bir tomonidagi suyuqlik atomlari unga "bosadi" va zarrachaning boshqa tomonida kamroq zich muhit hosil bo'ladi. Shuning uchun chang zarrasi eritma bo'shlig'ida harakat qiladi. Boshqa joylarda suyuqlik molekulalarining kollektiv harakati tasodifiy ravishda massiv komponentning boshqa tomoniga ta'sir qiladi. Aynan shunday zarrachalarning Broun harakati sodir bo'ladi.

Vaqt va Eynshteyn

Agar modda nol bo'lmagan haroratga ega bo'lsa, uning atomlari termal tebranishlarga uchraydi. Shuning uchun, hatto juda sovuq yoki o'ta sovutilgan suyuqlikda ham, Broun harakati mavjud. Kichik to'xtatilgan zarralarning bu xaotik sakrashlari hech qachon to'xtamaydi.

Albert Eynshteyn, ehtimol, XX asrning eng mashhur olimi. Hech bo'lmaganda fizikaga qiziqqan har bir kishi E = mc 2 formulasini biladi. Ko'pchilik unga Nobel mukofoti berilgan fotoelektr effektini va maxsus nisbiylik nazariyasini ham eslashi mumkin. Ammo Eynshteyn Braun harakati formulasini ishlab chiqqanini kam odam biladi.

Olim molekulyar kinetik nazariyaga asoslanib, suyuqlikdagi muallaq zarrachalarning diffuziya koeffitsientini chiqardi. Va bu 1905 yilda sodir bo'ldi. Formula quyidagicha ko'rinadi:

D = (R * T) / (6 * N A * a * p * p),

bu yerda D - kerakli koeffitsient, R - universal gaz doimiysi, T - mutlaq harorat (Kelvinda ifodalangan), N A - Avogadro doimiysi (bir mol moddaga yoki taxminan 10 23 molekulaga to'g'ri keladi), a - taxminiy o'rtacha. zarrachalar radiusi, p - suyuqlik yoki eritmaning dinamik yopishqoqligi.

Va allaqachon 1908 yilda frantsuz fizigi Jan Perren va uning shogirdlari Eynshteyn hisoblarining to'g'riligini eksperimental ravishda isbotladilar.

Jangchi maydonida bitta zarracha

Yuqorida biz ko'plab zarrachalarga atrof-muhitning umumiy ta'sirini tasvirlab berdik. Ammo suyuqlikdagi bitta begona element ham ba'zi naqsh va bog'liqliklarni keltirib chiqarishi mumkin. Misol uchun, agar siz Broun zarrachasini uzoq vaqt kuzatsangiz, uning barcha harakatlarini yozib olishingiz mumkin. Va bu tartibsizlikdan uyg'un tizim paydo bo'ladi. Braun zarrasining har qanday yo'nalish bo'ylab o'rtacha harakati vaqtga proportsionaldir.

Suyuqlikdagi zarracha ustida o'tkazilgan tajribalarda quyidagi miqdorlar aniqlandi:

• Boltsman doimiysi;
• Avogadro raqami.

Chiziqli harakatdan tashqari, xaotik aylanish ham xarakterlidir. Va o'rtacha burchak siljishi ham kuzatish vaqtiga proportsionaldir.

O'lchamlar va shakllar

Bunday fikrlashdan keyin mantiqiy savol tug'ilishi mumkin: nima uchun bu ta'sir katta jismlar uchun kuzatilmaydi? Chunki suyuqlikka botgan ob'ektning hajmi ma'lum bir qiymatdan kattaroq bo'lsa, molekulalarning barcha bu tasodifiy kollektiv "surishlari" o'rtacha hisoblanganidek, doimiy bosimga aylanadi. Va general Arximed allaqachon tanada harakat qilmoqda. Shunday qilib, katta temir bo'lagi cho'kib ketadi va metall changlari suvda suzib yuradi.

Misol tariqasida suyuqlik molekulalarining tebranishi aniqlangan zarrachalarning o'lchami 5 mikrometrdan oshmasligi kerak. Katta ob'ektlarga kelsak, bu ta'sir sezilmaydi.

Shotlandiyalik botanik Robert Braun hayoti davomida eng yaxshi o'simlik mutaxassisi sifatida "Botaniklar shahzodasi" unvonini oldi. U ko'plab ajoyib kashfiyotlar qildi. 1805 yilda Avstraliyaga to'rt yillik ekspeditsiyadan so'ng u Angliyaga olimlarga noma'lum bo'lgan 4000 ga yaqin avstraliyalik o'simliklarni olib keldi va ko'p yillar davomida ularni o'rgandi. Indoneziya va Markaziy Afrikadan keltirilgan o'simliklar tasvirlangan. U o'simliklar fiziologiyasini o'rgandi va birinchi marta o'simlik hujayrasining yadrosini batafsil tasvirlab berdi. Ammo olimning nomi bu asarlar tufayli emas, balki hozirda keng tarqalgan.

1827 yilda Braun o'simlik gulchanglari ustida tadqiqot olib bordi. U, ayniqsa, gulchanglarning urug'lanish jarayonida qanday ishtirok etishi bilan qiziqdi. Bir marta u mikroskop ostida Shimoliy Amerika o'simligi Clarkia pulchella o'simligining polen hujayralaridan suvda to'xtatilgan cho'zilgan sitoplazmatik donalarni tekshirdi. To'satdan Braun bir tomchi suvda zo'rg'a ko'rinadigan eng mayda qattiq donalar doimo titrab, joydan ikkinchi joyga ko'chib yurganini ko'rdi. U bu harakatlar, o'z so'zlari bilan aytganda, "suyuqlikdagi oqimlar yoki uning asta-sekin bug'lanishi bilan bog'liq emas, balki zarrachalarning o'ziga xosligini" aniqladi.

Braunning kuzatuvi boshqa olimlar tomonidan tasdiqlangan. Eng kichik zarralar o'zlarini tirikdek tutdilar va zarrachalarning "raqsi" haroratning oshishi va zarracha hajmining kamayishi bilan tezlashdi va suvni yopishqoqroq muhit bilan almashtirganda aniq sekinlashdi. Bu ajoyib hodisa hech qachon to'xtamadi: uni xohlagancha kuzatish mumkin edi. Dastlab, Braun hatto tirik mavjudotlar mikroskop maydoniga tushib qolgan deb o'ylardi, ayniqsa gulchanglar o'simliklarning erkak jinsiy hujayralari bo'lganligi sababli, lekin o'lik o'simliklarning zarralari ham bor edi, hatto yuz yil oldin gerbariylarda quritilgan. Shunda Braun 36 jildlik “Tabiat tarixi”ning muallifi, mashhur frantsuz tabiatshunosi Jorj Buffon (1707-1788) aytgan “tirik mavjudotlarning elementar molekulalari”mi, deb hayron bo‘ldi. Braun aftidan jonsiz narsalarni tekshirishni boshlaganida, bu taxmin yo'qoldi; dastlab bu ko'mirning juda kichik zarralari, shuningdek, London havosidan kuygan va chang, keyin mayda maydalangan noorganik moddalar: shisha, turli xil minerallar. "Faol molekulalar" hamma joyda edi: "Har bir mineralda, - deb yozgan edi Braun, - men uni changga aylantira oldimki, u bir muncha vaqt suvda to'xtab qolishi mumkin edi, men ko'p yoki kamroq miqdorda topdim. bu molekulalar."

Taxminan 30 yil davomida Braunning kashfiyoti fiziklarni qiziqtirmadi. Yangi hodisaga unchalik ahamiyat berilmadi, chunki u preparatning titrashi yoki chang zarralari harakati bilan izohlanadi, bu atmosferada ularga yorug'lik nurlari tushganda kuzatiladi va ma'lum bo'lishicha. , havo harakati natijasida yuzaga keladi. Ammo agar Broun zarrachalarining harakati suyuqlikdagi har qanday oqimlardan kelib chiqqan bo'lsa, unda bunday qo'shni zarralar bir-biriga mos ravishda harakat qiladilar, bu kuzatuv ma'lumotlariga ziddir.

Broun harakatining (bu hodisa shunday nomlangan) ko'rinmas molekulalarning harakati bilan izohlanishi faqat 19-asrning oxirgi choragida berilgan, ammo hamma olimlar tomonidan darhol qabul qilinmagan. 1863 yilda Karlsrue shahridan (Germaniya) tasviriy geometriya o'qituvchisi Lyudvig Kristian Viner (1826-1896) bu hodisa ko'rinmas atomlarning tebranish harakatlari bilan bog'liq deb taxmin qildi. Wiener materiya tuzilishi sirlariga kirib borish uchun ushbu hodisadan foydalanish imkoniyatini ko'rganligi muhimdir. U birinchi bo'lib Broun zarralarining harakat tezligini va ularning kattaligiga bog'liqligini o'lchashga harakat qildi. Ammo Wienerning xulosalari materiya atomlaridan tashqari "efir atomlari" tushunchasining kiritilishi bilan murakkablashdi. 1876-yilda Uilyam Ramsey, 1877-yilda belgiyalik iyezuit ruhoniylari Karbonel, Delso va Tirion, nihoyat, 1888-yilda Gay Braun harakatining issiqlik xarakterini aniq koʻrsatib berdilar [5].

"Katta maydonda, - deb yozgan Delso va Karbonel, - bosimning sababi bo'lgan molekulalarning ta'siri osilgan jismning hech qanday silkinishiga olib kelmaydi, chunki ular birgalikda tanaga barcha yo'nalishlarda bir xil bosim hosil qiladi. . Ammo agar maydon notekislikni qoplash uchun etarli bo'lmasa, bosimlarning tengsizligini va ularning nuqtadan nuqtaga doimiy o'zgarishini hisobga olish kerak. Katta sonlar qonuni endi to'qnashuvlar ta'sirini o'rtacha bir xil bosimga tushirmaydi; ularning natijasi endi nolga teng bo'lmaydi, balki doimiy ravishda uning yo'nalishini va kattaligini o'zgartiradi.

Agar bu tushuntirishni qabul qilsak, u holda kinetik nazariya tomonidan ilgari surilgan suyuqliklarning issiqlik harakati hodisasini ad oculos (ingl.) isbotlangan deyish mumkin. Dengizdagi masofadagi to‘lqinlarni ajratmasdan, qayiqning ufqda tebranishini to‘lqinlar bilan tushuntirish mumkin bo‘lganidek, molekulalarning harakatini ham ko‘rmasdan turib, to‘xtatib qo‘yilgan zarrachalarning harakatiga qarab baho berish mumkin. suyuqlikda.

Broun harakatining bu tushuntirishi nafaqat kinetik nazariyaning tasdig'i sifatida muhim ahamiyatga ega, balki muhim nazariy oqibatlarga olib keladi. Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra, to'xtatilgan zarracha tezligining o'zgarishi shu zarrachaga yaqin joyda haroratning o'zgarishi bilan birga bo'lishi kerak: agar zarrachaning tezligi pasaysa, bu harorat oshadi, agar tezlik pasaysa, pasayadi. zarracha miqdori ortadi. Shunday qilib, suyuqlikning issiqlik muvozanati statistik muvozanatdir.

Bundan ham muhimroq kuzatuv 1888 yilda Gay tomonidan amalga oshirildi: Braun harakati, aniq aytganda, termodinamikaning ikkinchi qonuniga bo'ysunmaydi. Darhaqiqat, muallaq zarracha suyuqlikda o'z-o'zidan ko'tarilganda, uning atrofidagi issiqlikning bir qismi o'z-o'zidan mexanik ishga aylanadi, bu termodinamikaning ikkinchi qonuni bilan taqiqlanadi. Kuzatishlar shuni ko'rsatdiki, zarrachaning ko'tarilishi kamroq sodir bo'ladi, zarracha og'irroq bo'ladi. Oddiy o'lchamdagi materiya zarralari uchun bunday ko'tarilish ehtimoli deyarli nolga teng.

Shunday qilib, termodinamikaning ikkinchi qonuni zarurat qonuniga emas, balki ehtimollik qonuniga aylanadi. Hech bir oldingi tajriba bu statistik talqinni qo'llab-quvvatlamagan. Termodinamikaning ikkinchi qonuni zaruriyat qonuniga aylanishi uchun, masalan, Max va Ostvaldlar rahbarligida gullab-yashnagan energetika maktabi tomonidan qilinganidek, molekulalarning mavjudligini inkor etish kifoya edi. Ammo Broun harakati kashf etilgandan so'ng, ikkinchi qonunni qat'iy talqin qilish imkonsiz bo'ldi: termodinamikaning ikkinchi qonuni tabiatda doimiy ravishda buzilganligini, ikkinchi turdagi doimiy harakat mashinasi nafaqat istisno qilinmasligini ko'rsatadigan haqiqiy tajriba mavjud edi. , lekin doimo bizning ko'z o'ngimizda amalga oshirilmoqda.

Shu sababli, o'tgan asrning oxirida Broun harakatini o'rganish juda katta nazariy ahamiyatga ega bo'ldi va ko'plab nazariy fiziklarning, xususan, Eynshteynning e'tiborini tortdi.

Barcha moddalar tasodifiy harakatlanuvchi atom va molekulalardan iborat ekanligining bilvosita dalillaridan biri Braun harakati.

Bu suyuqlik yoki gazda to'xtatilgan zarralarning doimiy xaotik harakatidir.

Bu harakatning sababi molekulalarning zarracha bilan to'qnashuvi bo'lib, ular bir-birini to'ldirmaydi.

Agar siz shisha stakan orqali yorug'likka qarasangiz, chang zarralari havoda qanday tartibsiz harakatlar qilishini ko'rishingiz mumkin.

Robert Braunning kuzatishlari

1827 yilda shotlandiyalik botanik Robert Braun o'z kuzatuvlari haqida ilmiy jamoatchilikka xabar berdi. U suvga mayda gulchang donalarini qo‘shib, ularni kuchli yorug‘lik bilan yoritib, mikroskop ostida kuzatdi.

Braun bu zarralarning suvda kuchli, uzluksiz va zigzag harakatini aniqladi, garchi suyuqlik yuzasi butunlay harakatsiz edi.

O'sha paytda u bu harakatning manbai nima bo'lganini tushuntira olmadi. Hodisaga suv ichidagi harorat farqi va tajriba o‘tkazilayotgan stolning silkinishi sabab bo‘lgani aytildi.

Asrning oxirigacha olimlar Braun harakati haqida shubha bilan qarashgan. Faqat bir nechtasi buni materiya tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasining tasdig'i deb hisobladi.

Boshqa fiziklar atomlar va molekulalar aslida haqiqiy ob'ektlar sifatida mavjud emasligini, ammo kimyoviy reaktsiyalar natijalarini hisoblash uchun foydali bo'lgan matematik tushunchalar ekanligini ta'kidladilar.

Eynshteyn nazariyasi va Perrin tajribasi

1905 yilda Albert Eynshteyn Braunning kuzatishlaridan bexabar, matematik hisob-kitoblardan foydalangan holda, agar moddaning kichik zarrasi suvga joylashtirilsa, u turli yo'nalishlarda harakatlana boshlaydi, deb o'ylagan maqolasini nashr etdi. Zarrachaning harakati suv molekulalari tomonidan har tomondan bombardimon qilinishi natijasi bo'ladi. Vaqtning ma'lum bir nuqtasida, suv molekulalari zarrachaning bir tomoniga ikkinchisiga qaraganda ko'proq uriladi, natijada tasodifiy ko'rinadigan harakat shakli paydo bo'ladi. Eynshteynning ishi molekulalar va atomlarning mavjudligi haqidagi birinchi nazariy dalil bo'ldi.

1909 yilda frantsuz olimi Jan Baptiste Perrenning tajribasi 1905 yilda nashr etilgan Eynshteyn formulasini tasdiqladi va atom va molekulalarning mavjudligini isbotlashga yordam berdi. Bu dalil unga 1926 yilda fizika bo'yicha Nobel mukofotini taqdim etdi.

Braun harakatini statistik tavsiflovchi Eynshteyn tenglamalariga ko‘ra, suvda muallaq bo‘lgan ba’zi zarralar ta’sir etuvchi tortishish kuchiga teskari yo‘nalishda harakatlanishi kerak. Chunki suv molekulalari ularga impuls beradi va harakat yo'nalishini o'zgartiradi.

Perrin 1908 yilda suv molekulalarining taxminiy hajmini aniqlash uchun saqich ekstrakti zarralarining xatti-harakatlarini sinchkovlik bilan kuzatishni boshladi.

U 0,1 gramm og'irlikdagi gummigut bo'laklarini kuzatish uchun bir necha oy izolyatsiyada o'tkazdi. Eynshteynning molekulyar nazariyasiga ko'ra, barcha zarralar suspenziya tubiga cho'kmaydi. Jan Perren 0,12 mm chuqurlikdagi bir tomchi suyuqlikdagi turli chuqurlikdagi zarrachalar sonini hisobladi. Eynshteyn nazariyasining matematik bashoratlariga muvofiq, zarrachalar kontsentratsiyasi balandlik bilan eksponent ravishda kamaydi.

Eynshteyn Avogadro soni (6.023 * 10 23) tushunchasini Broun harakati bilan bogʻladi. Perrin bu qiymatni laboratoriyada olingan ma'lumotlar asosida hisob-kitoblarni amalga oshirish orqali oldi.

Nobel nutqida u shunday dedi: "Agar molekulalar va atomlar haqiqatan ham mavjud bo'lsa, ularning nisbiy og'irliklari bizga ma'lum. Avogadroning raqamini bilganimizdan so'ng, ularning mutlaq vaznini bilib olamiz."