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1-4：　分子の運動

「原子説への疑惑」 　マクスウェル (イギリス: 1831 - 79) や ボルツマン (ドイツ: 1844 - 1906) によって 発展させられた 気体分子運動論 や 統計力学 は， 原子・分子説を 基礎にして成り立っていました． したがってこれらの理論の 成功は，原子・分子説が 正しいことを 証明しているように 思われました． 　しかし 20世紀になっても， 原子・分子の考え方は 便利ではあるけれども あくまで人間の思考の 産物であり， 「原子・分子の実在の 実験的証明がない」 という理由で, 何人かの有力な 学者によって 強く反対されていました． 　この反対論を打ち破ったのが, 下に述べるように, ブラウン運動 の 観測でした.

「分子運動の速さ」 　気体中の分子は 常にめまぐるしく 動き回っています． 気体分子の速さを 最初に推定したのは ジュール (イギリス: 1818 - 89) でした(1851)． 容器に入れた気体分子は 高速で動き回り， 分子が容器の壁に 衝突するときに 壁に加える力が 総合されて 気体の圧力 になる，と ジュール は考えました． この考えに基づいて， 気体分子の運動の速さを 推定してみましょう． 　内容は簡単ですが 少し数式が出てきますので， 別のページ で説明しましょう． 1-4-A： 「気体分子の速さの推定」 　上に引用した別ページ (1-4-A) でみたように, 気体や液体中の分子は 猛烈な速さで ランダムに運動している と考えられます. 水の分子を直接見ることは できませんが, それらの運動を間接的にでも 観察することができれば, 分子の存在を確かめることが できるはずです． これを可能にしたのが ブラウン運動 でした．

「ブラウン運動」 　水に浮かべた花粉が 水を十分に吸って破裂し, 出てくる微粒子が たえず続ける 不規則な運動の様子を, 植物学者のブラウン (イギリス: 1773 - 1858) が顕微鏡を 使って観察しました(1827)． ブラウンは, 花粉のみならず, さまざまな物体から 出てくる微粒子が 同様な運動をすることを 報告しました． 　この運動は ブラウン運動 と呼ばれ, 液体中のみならず, 空気中の煙や煤の微粒子 等でも見られる 普遍的な運動であり, 高速運動をしている 気体や液体の分子が その中に分散している 微粒子に衝突するために 起きるものと 考えられました．

このブラウン運動に 分子論の立場から 理論的説明を加えたのが アインシュタイン (ドイツ生まれ: 1879 - 1955) でした(1905)． 　1908 〜 13 年, ペラン (フランス: 1870 - 1942) は数々の 困難な実験を繰り返し, アインシュタインによる 分子理論を実証し, 分子の大きさや アボガドロ定数を 求めることに成功しました． これにより 原子・分子の実在 が広く 認められるようになりました．

ペランが観測したブラウン運動 ブラウン運動をしている 乳香 (香料の１種) の微粒子の位置を 一定時間ごとに 記録したものです． 実際は３次元の運動ですが， 平面に投影して 描いてあります．

ブラウン運動を 実際にご覧になりたい方は 次の WWW サイトに アクセスして下さい． http://www.geocities.co.jp/Hollywood/5174/indexb.html

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