布朗运动的作用和价值

人们对物质的理解已经争论了很长时间。亚里士多德认为宇宙中的所有物质都由四种基本元素组成:土壤、空气、火和水。物质是连续的，也就是说，人们可以无限地将物质分成越来越小的部分。也就是说，人们永远不可能得到最小的不能进一步分裂的粒子。然而，德谟克利特，也是一个希腊人，坚持认为物质具有固有的颗粒性，一切都是由大量不同种类的原子组成的。这场辩论已经持续了几个世纪。争论如此之久的原因是双方都没有任何实际证据。直到20世纪初，这两个学派之间的争论才以原子论的胜利而告终。

什么有力的证据支持原子主义？那时，英国植物学家布朗(1773 ~ 1858)在1827年用显微镜观察悬浮在水中的花粉，发现了一个惊人的现象，后来被称为布朗运动。现象如下:在显微镜下，观察到水中的花粉粒不规则地移动。

起初，人们认为它是由外部影响引起的，如液体的振动和对流。然而，实验表明，在尽可能排除外界影响的情况下，布朗运动仍然存在。只要粒子足够小，在任何悬浮液中都可以观察到布朗运动。此外，在连续观察几天甚至几个月之后，这种运动无法停止。因此，布朗运动的原因不是在液体之外，而是在液体之内。

在显微镜下，看起来像关节的液体实际上是由许多分子组成的(当然，我们已经知道分子是由原子组成的)。如图所示，当颗粒(花粉)被液体分子撞击时，液体分子保持不规则运动并持续撞击颗粒。悬浮粒子足够小，以至于来自各个方向的液体分子的冲击是不平衡的。在某个时刻，粒子在一个方向受到强烈冲击，导致粒子移动。在下一个时刻，粒子在另一个方向受到强烈冲击，导致粒子向其他方向运动。这样，粒子就产生了不规则的布朗运动。

可以看出，液体分子不断的不规则运动是布朗运动的原因。分子运动对我们来说是看不见的。做布朗运动的粒子是由数千个分子的运动引起的。粒子的布朗运动不是分子运动，但粒子布朗运动的不规则性反映了液体中分子运动的不规则性。

正是在这些实验的基础上，爱因斯坦在1905年发表的另一篇论文中指出，所谓的布朗运动可以解释为液体分子和尘埃粒子碰撞的宏观效应，这为原子论的胜利提供了重要的物理证据。

从以上人们对物质过程的理解和结束长期争论的历史中，我们可以看到实验是检验物理真理的唯一标准。当然，我们也看到布朗运动在帮助人们理解和接受真理方面的强大作用，从中我们应该看到布朗运动对方法论的另一个重要理解。那就是改变思维。应该清楚，布朗运动不是分子运动，而是分子运动的宏观效应。通过这种效应或现象，它可以帮助我们理解微观分子的客观存在及其运动。这就是人类思维的神奇力量！

当我们研究分子运动理论时，我们通过扩散现象进一步理解分子运动，这是这种思维转换方法的成功应用，即扩散现象是结果，分子运动是原因；前者是宏观现象(或效果)，后者是微观规律(或本质)。这种从宏观现象理解中推断微观规律的研究方法是研究热学知识的一种重要的基本方法。我希望学生在物理学习的过程中，通过不断的应用，能够认识到它的价值和意义。我相信你的收获会超过你的期望。