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小小粒子与芸芸众生 (1) 显微镜下的醉汉

已有 3293 次阅读 2012-12-9 16:31 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦| 布朗运动

显微镜下看水中悬浮的花粉微粒,它们是动还是不动呢?哈,你会说,水动它们动,水不动,它们就悬在那呗。慢着,你忽然想到,既然它们有传宗接代的使命,会不会是象精子一样扭动着身体寻找卵子呢?

1827年,​​英国植物学家罗伯特布朗心里也抱着这样的疑问。他向显微镜下看去,发现那些花粉微粒不仅动,而且是永不停歇的动。只不过,它们动得没有方向,左一下,右一下,如同醉汉一样。

既然如卵子似的目标伴侣并不存在,花粉微粒如醉汉般的行踪似可理解。他试了其它花粉,也看到了同样的运动,不过布朗是个细心的植物学家,他曾经去澳大利亚做过三年的探险远航,期间制作了四千多种植物标本,在船上整齐有致地存放并凯旋般运回伦敦。接下来又描述,分类,编目干了多年,不细心根本干不了这活儿。所以对花粉微粒的运动,他是不会轻易下结论的。

他想是不是有种生命的力量存于这些小微粒里呢?于是他试了试叶子和根磨成的粉,显微镜下他又看到了这种毫无目的,永不休止的运动。

下一步,他自然要看看死掉了多年的植物颗粒,最后到植物化石的磨粉,这个运动仍然“历历在目”,栩栩如生!

用他自己的话说:把我检验过的东西都列出来就太多了,可以说,我试过所有的东西了。包括烧过的石粉,煤灰,碾碎的玻璃,等等,只要他们小到一定的尺度,悬浮在水中,我就能看到他们无方向的运动。

或许所有物质都有种动的本质?他没有答案,他所能做的,只是尽力来证明这种运动不是缘于生命,不是缘于液体本身的运动,不是源于电的效应。

他把结果发表,对自己辛辛苦苦所做的实验有个交代。有生之年无人问津,也未因此成名。对于大多数植物学家来说,这个实验或许不完善,生命的解释似乎仍然是最好的答案。

如今,他描述的现象被称为布朗运动。1905年,爱因斯坦五篇著名的论文中,有一篇就是分析布朗运动的本质,从而对原子的存在,盖棺定论 (虽然爱因斯坦说他并不熟悉布朗运动)。更让人想不到的是,在金融领域,那些定量分析师们,说的最多的,就是这个词汇。


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