brownske bevægelser (partikelbevægelser)

Brownske bevægelser, tilfældige bevægelser, som alle små partikler, fx støv, bakterier, virus, molekyler og atomer, udfører ved temperaturer over det absolutte nulpunkt. De blev beskrevet i 1827 af Robert Brown, som vha. mikroskop fandt, at både partikler inden i organiske pollenkorn og fint knuste partikler af uorganiske materialer udførte samme type af tilfældige bevægelser. Ved formuleringen af den kinetiske gasteori blev det klart erkendt, at brownske bevægelser er et rent fysisk fænomen, som skyldes atomers og molekylers varmebevægelse (termiske fluktuationer), og at alle partikler er i konstant bevægelse pga. indbyrdes tilfældige sammenstød. Fx vil en støvpartikel i luft udføre brownske bevægelser som følge af sammenstød med luftens molekyler.

Hver "brownsk partikel" har i gennemsnit en kinetisk energi, der er proportional med den absolutte temperatur og uafhængig af partiklens størrelse, som påvist af Einstein i 1905. Set med en given forstørrelse bevæger partiklen sig på et givet tidspunkt et skridt i en tilfældig retning uafhængig af tidligere bevægelser og med en karakteristisk skridtlængde, der afhænger af forstørrelsen; brownske bevægelser har dermed samme struktur på alle længdeskalaer, dvs. fraktalstruktur. Den totale vejlængde, som en brownsk partikel tilbagelægger på en given tid, er proportional med kvadratroden af tiden.

Fænomener som diffusion samt langkædede molekylers, fx polymerers, konformation beskrives ofte ved brownske bevægelser. Brownske bevægelser gør det umuligt for mikroorganismer, fx små bakterier, at orientere sig ved hjælp af tyngdekraften. Angående den matematiske model for brownske bevægelser, se Wienerproces.