براوني حرکت

براوني حرکت د فیزیک د علم له مخې په یو چاپېریال (مایع یا ګاز) کې د معلقو ذراتو تصادفي حرکت دی.

د دغه حرکت نمونې په معمول ډول په یوه فرعي مایع قلمرو یا ډومېن کې د یوې ذرې په موقعیت کې د ناڅاپي نوساناتو څرګندویې دي چې په بل فرعي ډومېن کې د ځای پر ځای کېدو په موخه ترسره کېږي. د زیاتو نوساناتو لرونکې هره ځای پر ځای کېدنه د نوي ډومېن حجم ته اړوندېږي. دغه نمونې په یوه حرارتي تعادل کې هغه سیال یا مایع توصیف کوي چې د ټاکل شوې تودوخې پر مټ تعریف کېږي. په دغه ډول مایع کې هېڅ ترجیهي لوری شتون نه لري (هماغه ډول چې د انتقال په ښکارندو کې دی). په ځانګړې توګه د یوې مایع خطي او زاویوي آني تحرک د وخت په اوږدو کې باطل پاتې کیږي. د مالیکولي براوني حرکت جنبشي انرژي له مالیکولي څرخېدنې او لړزې سره یوځای د یوې مایع د داخلي کالوري په توګه خلاصه کېږي (د وېش د برابرۍ قضیه).

دغه حرکت د بوټي پېژندونکي رابرټ براون په نوم نومول شوی چې د لومړي ځل لپاره یې په ۱۸۲۷ زکال کې دغه ښکارنده توصیف کړه، هغه مهال چې په اوبو کې یې د کلارکیا پولیشیلا ګل د معلق ګرد حرکت د مایکروسکوپ پر مټ کاته. په ۱۹۰۰ م زکال کې چې شاوخوا اتیا کاله وروسته و، فرانسوي ریاضي پوه لوئي باشولیه دغه ناڅاپي موندل شوی بهیر د خپلې دوکتورا په تیزس کې چې د اټکل کولو د نظریې (Théorie de la spéculation) تر عنوان لاندې و د هانري پوانکاره تر نظر لاندې موډل سازي کړ. له دې وروسته په ۱۹۰۵ زکال کې نظري فیزیک پوه البرټ انشټاین داسې یوه مقاله خپره کړه چې په هغو کې یې د اوبو د منفرده مالیکولونو پر مټ په اوبو کې د معلقو ذراتو حرکت انځور کړی و او په دې سره یې د خپلو علمي چارو یوه لویه چاره ترسره کړه.

د اتومي بمبار لوری په هره لحظه کې تغیر کوونکی دی او له امله یې معلق ذرات په بېلابېلو مهالونو کې تر ډېره پورې د یوه لوري خوا ته لګېږي د دې پر ځای چې بل ته واوړي همدا ده چې په ښکاره بڼه د ناڅاپي حرکت لامل ګرځي. د براوني د حرکت دغه توضېح د هغو قانع کوونکو شواهدو په توګه راڅرګنده شوه چې ګویا اتومونه او مالیکولونه شتون لري چې بیا په ۱۹۰۸ زکال کې د ژان پرن له خوا په تجربوي بڼه تائید شوه.

څو جسمي فعل او انفعال چې د براوني حرکت نمونې رامنځته کوي نه شو کولای په هغو ماډلونو کې ګډ کړو چې ښکېل هر مالیکول محاسبه کوي. بالاخره یوازې د مالیکولي نفوسو په برخه کې کارول شوي احتمالي موډلونه کېدلای شي چې د هغو د توصیف په موخه وکارول شي. دغو ته اړوند دوه موډلونه د انشټاین او سمولوچوفسکي له خوا وړاندې شوي. د دغه ډول موډلونو بله احتمالي ټولګه هم د تصادفي بهیرونو د موډلونو ټولګه ده. د تصادفي بهیرونو ساده او پېچلې نمونې شتون لري چې (تر یوې کچې) له براوني حرکت سره همغږې کیږي.

تاریخچه

د «شیانو د طبیعت اړوند» د رومي فیلسوف او شاعر، لوکرتیوس په علمي شعر کې چې له میلاد وړاندې شاوخوا ۶۰م کال کې ویل شوی، د هغو په دویم کتاب کې له ۱۱۳ بیت څخه تر ۱۴۰ بیت پورې د ګرد د ذراتو له حرکت څخه پام وړ توصیف شوی او ده له هغو څخه د اتومونو د شتون لپاره د دلیل په توګه ګټنه کړې:

وګورۍ چې څه کېږي، هغه مهال چې د لمر وړانګې یوې تیارې کوټې ته ننوزي او د هغو سیوري لرونکې برخې روښانه کوي. پریمانه ذرات به ووینۍ چې په بېلابېلو ډولونو څرخي... د هغو ګډا د یوې مادې د بنسټیز تحرک واقعي نښه ده چې زموږ له لید څخه پټه ده... له داسې اتومونو څخه سرچینه اخلي چې خپله حرکت کوي [یعنې خپل سری حرکت لري]. وروسته بیا هغه کوچني مرکب اجسام چې له دغو اتومونو څخه لرې کېږي، د ناڅرګندو ضرباتو له امله په حرکت راځي او په خپل نوبت سره له خپله ځایه د لږ لویو اجسامو په واسطه خیز وهي. له همدې امله دغه تحرک د اتومونو له کچې لوړېږي او په تدریجي ډول تر دې کچې رسېږي چې زموږ په حواسو باندې لید وړ ګرځي، په داسې توګه چې موږ یوازې د لمر په رڼا کې دغه حرکت کوونکي اجسام وینو په داسې حال کې چې ضربه وارد کوونکي یې بیا هم ناڅرګند پاتېږي.

په داسې حال کې چې په ښکاره بڼه د ګرد د ذراتو دغه اختلاط او ناڅاپي حرکت د هوا پر مټ رامنځته کېدونی بلل کېږي، خو د ګرد د کوچنیو ذراتو دغه ناڅاپي حرکت په واقعیت کې د براوني ډینامیک پر مټ رامنځته کېږي؛ په دې سره لوکرتیوس «په ډېره ښه او غوره بڼه براوني حرکت د یوه غلط مثال په وړاندې کولو تشرېح کړی».

په داسې حال کې چې جان اینګنهوس د ډبرو د سکرو د ذراتو نامنظم حرکات په ۱۷۸۵ زکال کې د الکولو په سطح توصیف کړل، خو د دغې ښکارندې کشف، بوټي پېژندونکي رابرټ براون ته اړوندېږي چې په ۱۸۲۷ زکال کې یې کشف کړه. هغه مهال چې په اوبو کې یې د کلارکیا پولیشیلا ګل د معلق ګرد حرکت د مایکروسکوپ پر مټ کاته او دې ته یې پام شو چې هغه یو ډول لړزېدونکی حرکت کوي. هغه د معدني موادو په ذراتو باندې د خپلې دغې ازموینې په تکرار سره وکولای شول رد کړي چې دا ژوندي توب ته اړوند حرکت دی، په داسې حال کې چې ریښه یې لا نه وه توضېح شوې.

لومړنی کس چې د براوني حرکت تر شا یې ریاضیکي موارد تشرېح کړل توروالډ ان. ټیل و چې په ۱۸۸۰ زکال کې یې د حد اقل مربعاتو د کړنلارې اړوند مقالې په خپرولو سره دغه چاره ترسره کړه. د هغه چارو ته لوئي باشولیه په ۱۹۰۰ زکال کې په خپلواکه بڼه د خپلې دوکتورا په تیزس (د اټکل کولو تیوري) کې پراختیا ورکړه. هغه د ونډو د بازار او اختیار اړوند د تصادف تحلیل وړاندې کړ. په دغو کې یې د براوني حرکت موډل د ونډو د بازار په بڼه یاد کړ، خو بنوا مانډلبرات د ونډو د بازار په بیو کې د بدلونونو سره په ورته والي دغه ډول کارونه تر یوه بریده رد کړه ځکه چې پر باور یې د دواړو بدلونونو له یو بل سره اړیکه نه لرله.

البرټ انشټاین (په ۱۹۰۵ زکال کې په خپله یوه مقاله کې) او سمولوچوفسکي (۱۹۰۶ زکال) د دغې مسئلې حل د فزیک پوهانو پام وړ وګرځاوه او هغه یې په غیرمستقیمه بڼه د اتومونو او مالیکولونو د شتون د تائید کوونکې په توګه وړاندې کړه. د هغوی معادلات چې براوني حرکت توصیف کوي وروسته بیا په ۱۹۰۸ زکال کې د ژان باپتېست د تجربي چارو پر مټ تائید شوې.

د ستاتیکي میخانیک نظریات

د انشټاین نظریه

د انشټاین نظریه دوه برخې لري: په لومړۍ برخه کې یې د براوني ذراتو د خپراوي د معادلې فورمول بندي شاملېږي چې په هغو کې د انتشار ضریب د یوې براوني ذرې په منځنۍ کچه ځای پر ځای والي ته اړوندېږي، په داسې حال کې چې په دویمه برخه کې یې له اندازې وړ فیزیکي کچې سره د خپراوي د ضریب ارتباط شامل دی. په دې ترتیب انشټاین وکولای شول د اتومونو اندازه او همدارنګه د یو مول د اتومونو شمېر یا مالیکولي وزن د ګرام پر حساب وټاکي. د آووګادرو د قانون له مخې دغه حجم د ټولو ایډیال ګازونو لپاره یو ډول دی، چې په ګرمۍ او فشار کې یې معیاري کچه ۲۲.۴۱۴ لیتره ده. په دغه کچه حجم کې موجود اتومونه د آووګادرو د عدد په توګه یادول کېږي او د دغه عدد ټاکنه د یو اتم د کتلې سره معادله ده، ځکه چې دویمي یې بیا په آووګادرو ثابت عدد باندې د ګازو د مولر کتلې د ویش څخه ترلاسه کېږي.

د انشټاین د بحث لومړۍ برخه دې ته اړونده وه چې په یوه ټاکلي مهال کې یوه براوني ذره څومره لار طی کوي. کلاسیک میخانیک د دغې فاصلې د ټاکلو وړتیا نه لرله ځکه چې یوه براوني ذره په زیاته کچه له اتومي بمبار سر مخ کېږي او د ټکر دغه کچه په ثانیه کې نږدې ۱۰^۱۴ ځله ده.