布朗运动是粒子在流体中由于与其他原子或分子碰撞而发生的随机运动。布朗运动也被称为pedesis，来自希腊语中的“跳跃”一词。尽管一个粒子可能比周围介质中原子和分子的大小大，但它可以通过许多微小、快速移动的质量的撞击而移动。布朗运动可视为粒子受许多微观随机效应影响的宏观（可见）图像。

布朗运动得名于苏格兰植物学家罗伯特·布朗，他观察到花粉粒在水中随机移动。他在1827年描述了这项动议，但无法解释。虽然pedesis的名字来源于布朗，但他并不是第一个描述它的人。罗马诗人卢克雷修斯（Lucretius）描述了公元前60年前后尘埃粒子的运动，他将其用作原子的证据。

直到1905年，阿尔伯特·爱因斯坦发表了一篇论文，解释了花粉是被液体中的水分子移动的，这一现象才得以解释。与卢克雷修斯一样，爱因斯坦的解释是原子和分子存在的间接证据。在20世纪之交，如此微小的物质单位的存在只是一种理论。1908年，让·佩林（Jean Perrin）通过实验验证了爱因斯坦的假说，这一假说因“对物质不连续结构的研究”而获得1926年诺贝尔物理学奖

布朗运动的数学描述是一个相对简单的概率计算，不仅在物理和化学中很重要，而且在描述其他统计现象时也很重要。第一个提出布朗运动数学模型的人是Thorvald N.Thiele，他在1880年发表的一篇关于最小二乘法的论文中提出了这个数学模型。现代模型是维纳过程，以纪念描述连续时间随机过程函数的诺伯特·维纳（Norbert Wiener）而命名。布朗运动被认为是一个高斯过程和一个马尔可夫过程，其连续路径发生在连续时间内。

什么是布朗运动(brownian motion)？

由于液体和气体中原子和分子的运动是随机的，随着时间的推移，较大的粒子将均匀地分散在整个介质中。如果存在两个相邻的物质区域，且区域A包含的粒子数量是区域B的两倍，则粒子离开区域A进入区域B的概率是粒子离开区域B进入区域A的概率的两倍。扩散，粒子从浓度较高的区域向浓度较低的区域移动，可以认为是布朗运动的一个宏观例子。

任何影响流体中粒子运动的因素都会影响布朗运动的速率。例如，温度升高、颗粒数量增加、颗粒尺寸小和粘度低会增加运动速率。

布朗运动例子

布朗运动的大多数例子都是受较大洋流影响的运输过程，但也表现出人足症。

例子包括：

• 花粉在静水中的运动
• 房间内尘粒的移动（尽管主要受气流影响）
• 污染物在空气中的扩散
• 钙在骨骼中的扩散
• 半导体中电荷“空穴”的运动

布朗运动的重要性

定义和描述布朗运动的最初重要性在于它支持了现代原子理论。

今天，描述布朗运动的数学模型被用于数学、经济学、工程学、物理学、生物学、化学和许多其他学科。

布朗运动与运动

很难区分布朗运动引起的运动和其他效应引起的运动。例如，在生物学中，观察者需要能够辨别一个样本是因为它是运动的（能够自行运动，可能是因为纤毛或鞭毛），还是因为它服从布朗运动。通常，由于布朗运动表现出急促、随机或类似于振动，所以可以区分这两个过程。真正的运动性通常表现为一条路径，或者运动在特定方向上扭曲或旋转。在微生物学中，如果接种在半固体培养基中的样本从刺线移开，则可以确认其运动性。

来源

“让·巴蒂斯特·佩林-事实”，诺贝尔奖网站，诺贝尔媒体AB 2019，2019年7月6日。