布朗运动的详细解释和预测

1827年，苏格兰植物学家罗伯特·布朗发现花粉散落在水面后会做无序运动，好似受到某种看不见的力驱使。其他研究人员也曾经注意到这个奇怪的现象，但布朗是第一个研究该现象的人。起初，布朗认为这与花粉有生命有关，但实验显示不仅仅是花粉会这样运动，任何相同大小的微粒，无论是花岗岩碎屑还是烟灰微粒，当它们悬浮在液体中时都会出现类似的运动，后来这种运动被命名为“布朗运动”。

“布朗运动”假想图

爱因斯坦想找到原子和分子存在的证据，他想让人们用肉眼看到分子的运动，没想到恰好解释了布朗运动，他当时甚至不知道布朗运动已经是一个非常有名的现象。爱因斯坦推测如果液体中的分子也和气体一样做无序运动，它们在运动时会撞击花粉，如果分子量足够多，就会让花粉呈无序运动状态。通过前期撰写论文，爱因斯坦已经能够熟练使用统计工具，再加上自己积累的理论知识和实验数据，他对布朗运动进行了详细解释，并准确地预测出粒子在做这种不规律、无序运动时的最远距离。

这篇有关布朗运动的论文首次刊发于1905年，那时其他科学家还在探讨原子和分子是否存在的问题。物理学家恩斯特·马赫（Ernst Mach，音速单位以其命名）、物理化学家威廉·奥斯特瓦尔德等主张原子不存在。他们认为热动力现象源于物体之间的能量转换，没有必要臆想出那些运动无规律又看不见的原子来解释这个现象。

马赫的观点从某种意义上也启发了爱因斯坦，他认为牛顿提出的“绝对时空”是一种“概念畸形”，根本无法界定。后来，爱因斯坦一并推翻了这些观点。(www.xing528.com)

爱因斯坦论文发表后几个月后便有实验证明了他的预测。法国物理学家让·巴蒂斯特·佩兰使用新发明的超显微镜证实了爱因斯坦的观点并以此获得了1926年的诺贝尔物理学奖。

佩兰的证据充足，人们不得不接受原子和分子确实存在的事实。物理学家马克斯·玻恩写道：“我认为，那些针对爱因斯坦观点的调查比其他著作更能让大家相信原子和分子的真实性。”

就在证明原子存在的同时，爱因斯坦还得出了光速运动的结果，这些发现让他成为天才的代表。分子运动论文发表后几天，爱因斯坦告诉朋友，他要修订“时空论”。