小颗粒的新奇现象

1827年的一天，英国的生物学家布朗博士（图3-3）正在实验台用显微镜观察飘浮在水面上的花粉，忽然，布朗发现：这些微小的花粉在水面上无规则地运动着。

这个细小的现象，引起了布朗的思考。他想，花粉的运动会不会是由于花粉具有生命的缘故呢？如果是这样的话，那么，不具有生命力的花粉应该在水面上是不会动的了。于是，他又一次进行了实验。这一次，他先把花粉放进酒精里泡着，待到酒精挥发，花粉干燥后，再把这种没有生命力的花粉洒在水面上。结果，出乎意料地发现，花粉仍然在无规则地运动着。这时，他得出了一个初步的判断：花粉的运动不是由于生命的原因引起的。

（图3-3）布朗博士

为了证明自己的判断没有错误，谨慎的布朗又进行了一次实验。这回他没有用花粉，而是用玻璃片，他先把玻璃碎片碾成细粉，然后，再细心地把它们洒在水面上，进行上述同样的观察。结果发现，这些一粒粒的玻璃粉末也在水面上杂乱无章地运动起来了。

这回，布朗还是怀疑是不是实验台不稳定而引起振动？他改进实验条件。振动是肯定没有了，可是，水面上的玻璃粉末，仍然在无规则地乱撞着。

真是一种无法解释的现象。布朗在沉思中向科学界提出了这个令人费解的“迷”。可是，遗憾的是，布朗直到逝世，也没有向人们交出这个谜底。

过了很久，科学家才搞清楚：原来，物体都由分子组成，分子很小。把分子看成球体时，它的直径大约只有10-10米。以水为例，1克水大约有3.3×1022个水分子（这个数大得惊人，打个“比方”，如果全世界60亿人都来数1克水的分子数，每人每秒数l万个，大约花17年才能数完）。组成物质的大量分子间有空隙，分子间还存在着相互作用的斥力和引力；并且，所有分子都在永不停息地运动着。这种运动是无规则的，它跟物体的宏观温度密切相关，温度越高分子运动越剧烈，所以通常把分子的这种无规则运动称之为分子热运动。

科学小链接

布朗运动中的热力学平衡

按经典热力学的观点，布朗运动严格来说属于机械运动，因此它表现出的是一种机械能。这种机械能是自发由内能转化而来，而与同时，它又在向内能转化而去，当这两种转化的速率相同时，客观上就达到了一种动态平衡，表现为颗粒做布朗运动。