ορισμός της κίνησης καφέ
Το φυσικό φαινόμενο της κίνησης Brownian αναφέρεται στην ακανόνιστη μετατόπιση μικροσκοπικών σωματιδίων που βυθίζονται σε κάποια ουσία. Η ανακάλυψη αυτού του φαινομένου πραγματοποιήθηκε στις αρχές του 19ου αιώνα από έναν σκωτσέζικο βοτανολόγο και γιατρό, Robert Brown.
Παρατηρήσεις της ακανόνιστης κίνησης της γύρης
Αφού ανέλυσε την τυχαία κίνηση των κόκκων γύρης μέσα σε μια υγρή ουσία, ο σκωτσέζος επιστήμονας παρατήρησε μια σειρά φαινομένων:
1) ότι οι τροχιές γύρης ήταν συνεχείς,
2) ότι οι κινήσεις γύρης ήταν ακανόνιστες και προφανώς δεν σχετίζονται μεταξύ τους σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα και
3) ότι τα σωματίδια γύρης είχαν πολλαπλές συγκρούσεις με τα μόρια της υγρής ουσίας.
Μια επιστημονική ανακάλυψη που μπορεί να αποδειχθεί με ένα απλό πείραμα
Εάν γεμίσουμε ένα ποτήρι με ζεστό νερό και ένα άλλο με κρύο νερό και βάλουμε μερικές σταγόνες χρωματισμού σε καθένα από αυτά, το αποτέλεσμα που θα ληφθεί θα είναι πολύ διαφορετικό: σε λίγα δευτερόλεπτα το περιεχόμενο του ζεστού γυαλιού θα έχει ένα ομοιογενές χρώμα, ενώ το ποτήρι με κρύο νερό θα δείξει χρωματισμό στο κάτω μέρος του γυαλιού.
Το φαινόμενο συμβαίνει για έναν λόγο: όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάδευση των μορίων ενός υγρού (αντίθετα, εάν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη, η κίνηση των μορίων θα μειωθεί).
Οι παρατηρήσεις του Robert Brown κατέληξαν να αντικατοπτρίζονται σε ένα μαθηματικό μοντέλο στοχαστικού τύπου
Μια στοχαστική διαδικασία είναι μια άπειρη συλλογή τυχαίων μεταβλητών. Έτσι, οποιοδήποτε φαινόμενο που εξελίσσεται τυχαία με την πάροδο του χρόνου μπορεί να μετρηθεί και να αξιολογηθεί. Ο στοχαστικός λογισμός είναι ένας κλάδος των μαθηματικών που μας επιτρέπει να εξηγήσουμε την κίνηση των σωματιδίων που υπόκεινται σε τυχαίες δυνάμεις.
Η κίνηση του Μπράουν είναι ένα παράδειγμα μιας απλής στοχαστικής διαδικασίας, αλλά ο Ρόμπερτ Μπράουν δεν ήταν αυτός που εξήγησε αυτό το φαινόμενο στη μαθηματική γλώσσα. Τα στοχαστικά φαινόμενα άρχισαν να γίνονται κατανοητά από τις εξελίξεις στην κινηματική, μια πειθαρχία της φυσικής που προσανατολίζεται σε κινούμενα αντικείμενα που δεν υπόκεινται σε αρχικές δυνάμεις. Με άλλα λόγια, στην κινηματική, περιγράφονται κινήσεις σωματιδίων ή αντικειμένων, αλλά οι αιτίες αυτής της κίνησης είναι άγνωστες.
Αυτοί οι τύποι υπολογισμών έχουν πολλές εφαρμογές, καθώς επιτρέπουν την καλύτερη κατανόηση της πορείας ενός μορίου σε ένα υγρό ή αέριο, τη διαδρομή ενός ζώου κατά τη διάρκεια μιας μετανάστευσης, τις διακυμάνσεις των τιμών ορισμένων μετοχών ή την οικονομική κατάσταση μιας οντότητας.
Φωτογραφία Fotolia: Carloscastilla
