Brownsche Bewegung

Brown entdeckte bei der Beobachtung von Pollen in Wasser, dass die Partikel eine zickzackförmige, ruckartige Eigenbewegung zeigten. Zuerst schloss er fälschlicherweise daraus, dass dies der Beweis der "Lebenskraft" sei - also der "Energie", die Wissenschaftler damals in allen belebten Organismen vermuteten. Er konnte die gleiche Bewegung jedoch auch bei unbelebten Staubpartikeln feststellen.^[1] Weitere Experimente von u.a. Christian Wiener 1863 bestätigten Browns Beobachtung und bewiesen erstmals die sogenannte Wärmebewegung von Teilchen.

Albert Einstein stellte 1903 ohne jegliches Wissen über diese Forschungen anhand theoretischer Überlegungen die Theorie über die molekulare Wärme auf, die eine ziemlich genaue Beschreibung der von Brown beobachteten Bewegung lieferte:

$${\displaystyle x^{2}={\frac {B\times T\times t}{3\times r\times \pi \times V}}}$$

• x = Mittelwert der x-Koordinaten, welche die Partikel innerhalb einer bestimmten Zeit (t) erreichen
• B = Boltzmann-Konstante (1,83064852×10-²³ J/K)
• T = absolute Temperatur
• r = Radius der Teilchen
• V = Viskosität der Flüssigkeit oder des Gases

Sein Ergebnis publizierte er 1905 in seiner Publikation "Investigations on the theory of Brownian Movement".^[2]

Die Brownsche Bewegung ist die Grundlage für wichtige physiologische Vorgänge wie Diffusion und passiven Transport. Durch Kollision und Abprallen können Teilchen von einer hohen Konzentration zu einer niedrigeren diffundieren (also entlang eines Konzentrationsgefälles wandern und sich ausbreiten) ohne ATP zu verbrauchen.