Brownův pohyb

Co je Brownův pohyb?

Co se stane, kdybychom nasypali pylová zrna do vody a pak je sledovali pod mikroskopem? Viděli bychom, že se tyto částice pohybují! A jsem si jistý, že by nikdo z vás, našich milých čtenářů, nedokázal odhadnout, jakým směrem se vydají dál. Zdálo by se totiž, že si poskakují, kam se jim zrovna zachce. Cik-cak, naprosto nepředvídatelně. Chaoticky. Jako kdyby byla živá! Ale je možné, že pyl žije a my bychom byli svědky toho, jak se dychtivě snaží z vody uniknout? Nikoliv.
Fenomén, který bychom pozorovali, se nazývá Brownův pohyb. Je to náhodný pohyb částic v tekutém prostředím – můžeme jej tedy pozorovat nejen v kapalinách, ale také v plynech. Nechali jste se někdy pohltit pohledem na částice prachu, které tančí v paprscích slunce procházejících skrze okno ve vašem pokoji? Opět jste viděli Brownův pohyb!

Botanik mezi fyziky

Objev tohoto pohybu je připisován skotskému botanikovi Robertu Brownovi, jenž pozoroval – podobně jako my v příkladu výše – pohyb pylových zrn ve vodě. Všiml si, že se pylové částice pohybují a nabyl dokonce dojmu, že by snad mohly být živé! Čím menší částice pozoroval, tím byly živější. Poté ale vyzkoušel stejný experiment s (neživou) částicí prachu a zjistil, že se hýbe podobným způsobem. Příčinu pohybu kvůli životu tedy musel zavrhnout. Ačkoliv Robert Brown tento zvláštní pohyb objevil, nedokázal jej vysvětlit. Zkrátka nebyla zjištěná žádná vnější příčina, která pohyb částic pylu nebo prachu způsobovala.

Portrét Roberta Browna

Od roku 1827 byl Brownův pohyb po dlouhá desetiletí záhadou. Několik fyziků se snažilo podstatu pohybu částic objasnit, ale teoretický základ se povedlo položit až v roce 1904 polskému fyzikovi Marianu Smoluchowskému a nezávisle na něm v roce 1905 věhlasnému německému fyzikovi Albertu Einsteinovi. Experimentálně byly tyto teorie potvrzeny až francouzským fyzikem Jeanem Perrinem v roce 1908.

Co Brownův pohyb způsobuje?

Abychom zjistili pravý důvod Brownova pohybu, museli bychom prozkoumat ještě mnohem menší částice, než které můžeme vidět obyčejným mikroskopem. Za pohybem pylových zrn, částic prachu atd. stojí totiž molekuly kapaliny nebo plynu. Právě tyto molekuly se uvnitř tekutiny neustále pohybují a narážejí do námi pozorovaného objektu, předávají mu energii a tím způsobují Brownův pohyb. A těchto srážek se odehrává v jedné chvíli opravdu velké množství ze všech možných stran – právě proto je další směřování částice zcela náhodné a nelze předem určit, kam bude Brownův pohyb pokračovat dále. Brownův pohyb i přesto můžeme ovlivnit, protože závisí na:

• Velikosti pozorované částice – menší (lehčí) částice se pohybují rychleji než větší (těžší) částice.

• Viskozitě tekutiny – v tekutinách s menší viskozitou se částice pohybují rychleji než v tekutinách s viskozitou větší.

• Teplotě – s rostoucí teplotou se zrychluje pohyb molekul tekutiny, díky čemuž je Brownův pohyb intenzivnější. Pokud teplota klesá, je tomu naopak. Brownův pohyb dokonce ustane, pokud teplota dosáhne absolutní nuly (-273,15 °C).

Kde se můžeme s Brownovým pohybem setkat?

Ačkoliv to nemusí být na první pohled patrné, Brownův pohyb je v našem okolí naprosto běžný, dokonce i v našich vlastních tělech. A kde jej tedy můžeme například sledovat?

• Tančící prach v slunečním svitu
• Rozptýlení kouře
• Aerosol ve vzduchu
• Kapka inkoustu ve vodě

Jak už bylo v článku zmíněno, k Brownovu pohybu dochází v každé tekutině a dalo by se tedy říci, že Brownův pohyb je všudypřítomný.

iQTIP
Brownův pohyb si můžete vyzkoušet i doma – stačí vám mikroskop, krycí sklíčka a voda. Do vody můžete po vzoru Roberta Browna přidat pylová zrna. Pylová zrna ale nejsou nezbytností – může to být třeba i prach, zemina, mléko rozmíchané ve vodě atd.
Mikroskop si můžete vyrobit i z mobilu – stačí použít kapku vody! Ale buďte si jistí, že je váš telefon voděodolný! Pokud si položíte telefon displejem nahoru, kápnete si vodu na přední kameru, zkoumaný vzorek (třeba prst) si zespoda trochu přisvítíte a najdete správnou vzdálenost mezi kamerou a vzorkem, kde je obraz ostrý, máte mikroskop! A navíc si můžete rovnou udělat super fotky.
 

Zdroje

1. Brownian motion. Online. In: Wikipedia: the free encyclopedia. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-2025. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Brownian_motion. [cit. 2025-03-13].
2. DUFFY, Andrew. Brownian Motion. Online. In: Physics Simulations. 2018. Dostupné z: https://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/brownian_motion.html. [cit. 2025-03-19].
3. Brownian motion. Online. In: ENCYCLOPÆDIA BRITANNICA, INC. Britannica. ©2025. Dostupné z: https://www.britannica.com/science/Brownian-motion. [cit. 2025-03-18].
4. KRÁLOVÁ, Magda. Brownův pohyb. Online. In: Techmania Science Center. © 2025. Dostupné z: https://edu.techmania.cz/cs/encyklopedie/fyzika/struktura-latek/kineticka-teorie-latek/brownuv-pohyb. [cit. 2025-03-18].
5. BIAN, Xin; KIM, Changho a KARNIADAKIS, Gerorge Em. 111 years of Brownian motion. Online. In: National Library of Medicine. 2025. Dostupné z: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5476231/. [cit. 2025-03-18].