К числу опытных доказательств движения молекул в теле относится явление, открытое в 1827 г. английским учёным Броуном.
Если рассматривать под микроскопом эмульсию – мелкие частички какого–либо вещества, взвешенные в жидкости и не растворяющиеся в ней, то можно заметить, что эти частички находятся в непрерывном движении. Направление и величина скорости каждой такой частички быстро меняются. Движение частичек не имеет какого-нибудь преимущественного направления, оно совершенно беспорядочно, хаотично. Это движение и называется броуновским движением. Для наблюдения броуновского движения необходимо примешать к жидкости любые достаточно мелкие твёрдые частицы.
Можно, например, развести в воде небольшое количество чёрной туши и рассматривать под микроскопом мельчайшие её крупинки в капле воды.
Броуновское движение, наблюдаемое в жидкостях, оказывается тем оживлённее, чем меньше вязкость жидкости. Имеет место броуновское движение и в газах, причём там оно особенно интенсивно.
Наблюдения доказывают, что броуновское движение никогда не прекращается. Внутри закрытой со всех сторон кюветы его можно наблюдать всегда: в любое время дня, зимой и летом, его можно наблюдать в течение многих дней, месяцев, лет. Оно тесно связано с тепловым состоянием жидкости: с повышением температуры интенсивность броуновского движения возрастает.
Что же является причиной броуновского движения?
Единственная причина броуновского движения – никогда не прекращающееся движение молекул той среды (жидкости или газа), в которой находятся частицы.
Жидкость только кажется под микроскопом сплошной, на самом же деле она состоит из отдельных беспорядочно движущихся молекул, значительно более мелких, чем частицы в броуновском движении. Молекулы при своём движении ударяются о такие частицы, сдвигают их с места и таким образом косвенно обнаруживают себя. Ясно, что движущиеся молекулы жидкости толкают частицу одновременно со всех сторон; но так как движение молекул совершенно беспорядочно (хаотично), то частица, очевидно, может получить то с одной стороны большее число ударов, то с другой, что и заставляет её двигаться по зигзагообразной траектории.
Тело обычных, т. е. достаточно больших размеров, помещённое в жидкость (или газ), также испытывает толчки со стороны движущихся молекул жидкости (или газа). Но толчков так много, что сравнительно небольшая разница в их числе, которая случайно может образоваться с одной стороны тела, не сможет привести его в движение; такое тело в жидкости остаётся в покое. Чем меньше тело, тем меньше толчков оно испытывает. Для микроскопических частиц, наблюдаемых в броуновском движении, общее число испытываемых ими толчков уже не так велико, поэтому преобладание толчков то одного, то другого направления случается постоянно, и частица движется из стороны в сторону.
Нужно хорошо уяснить себе, что наблюдаемая в броуновском движении частица содержит в себе миллионы молекул; поэтому её беспорядочное движение не есть собственно молекулярное движение. Мы не можем заметить толчки отдельной молекулы, а наблюдаем только случайное преобладание толчков молекул в одном каком-нибудь направлении.
Наиболее подробно броуновское движение было изучено на опыте французским учёным Перреном. Представление о хаотическом характере броуновского движения даёт один из рисунков, сделанных Перреном. На этом рисунке отмечено положение одной и той же частицы в поле зрения микроскопа через каждые 30 секунд; эти положения соединены прямыми линиями, хотя в действительности и за эти промежутки времени частица совершала самые беспорядочные движения.
Изучение броуновского движения имело большое значение в развитии науки о строении вещества, так как дало возможность учёным установить важные закономерности молекулярного движения.
