影响花粉随机运动的因素有哪些?
尽管处境艰难,但年轻的爱因斯坦雄心勃勃,他极其渴望成为一名著名的物理学家,并因此而名垂千古。在这神奇的一年里,他创造了不可思议的记录。
从事着一份相对轻松的工作,年轻的爱因斯坦有足够的时间在工作和家里仔细思考。短短几个月,他发表了几篇论文,改变了经典的自然科学。其中,关于光的本质的论文为他赢得了诺贝尔物理学奖,但具有讽刺意味的是,最具影响力的关于原子发现的论文与上述两篇论文中的任何一篇都没有关系。这篇引起所有争议的短文是对花粉颗粒在水中运动的分析。
苏格兰植物学家罗伯特·布朗曾经做过一个实验。他把一些花粉颗粒撒到水里,用显微镜观察。他发现了一个奇怪的现象,因为那些花粉颗粒并没有在水中轻轻漂浮,而是不停地不规则运动,好像有生命一样。
当时,虽然所谓的“布朗运动”非常奇怪,但科学家们很快就忘记了它。他们发现这种现象很普遍,甚至很无聊。谁会在意水中轻轻摇曳的花粉?但是这种摆动和原子有什么关系呢?时隔近80年,布朗的发现还是一个鲜为人知的反常科学现象,但后来爱因斯坦改变了一切!
基于惊人的洞察力,爱因斯坦明白了布朗运动的根本原因是原子,他意识到花粉在水中的不规则运动可以彻底结束原子是否客观存在的激烈争论。
他的理由很简单。花粉颗粒的微动是被其他物质推动造成的。所以爱因斯坦说:水一定是由像原子一样的小颗粒组成的。这些小颗粒自身不断运动,导致花粉颗粒运动不规则。如果水中没有颗粒,花粉只能留在原地。爱因斯坦证明了导致布朗运动的事实是原子的客观存在。
爱因斯坦的论文阻止了口头辩论。他用无懈可击的数学证明,证明了原子的大小可以通过花粉的运动来估算。它非常非常小,直径约为百万分之一毫米。用肉眼看人的头发,很细,却比一百万个原子并排还要宽。也可以这样理解,一杯水的粒子数远远大于倒入世界海洋的杯子数!爱因斯坦的论文终结了原子是否客观存在的争论,原子确实存在。