Siitepölyjen liikkeestä Nobelin palkintoon
Robert Brown syntyi Skotlannissa joulukuussa 1773. Hän opiskeli lääketiedettä Edinburghin yliopistossa, mutta ansioitui erityisesti kasvitieteen parissa. 1800-luvun alussa Brown kuvasi Australiaan suuntautuneella tutkimusmatkallaan noin 2 000 tieteelle uutta kasvilajia.
Historiaan Brownin nimi on kuitenkin jäänyt ilmiöstä, jota hän ei itse ymmärtänyt. Vuonna 1827 hän kurkki mikroskoopillaan Clarkia pulchella -kukkakasvin siitepölyä vedessä ja havaitsi, kuinka siitepölyhiukkaset poukkoilivat sinne tänne, vaikka niihin ei näyttänyt vaikuttavan ulkoisia voimia. Eikä ilmiö rajoittunut siitepölyhiukkasiin, sillä sama satunnainen siksakki näkyi myös sammalten itiöillä ja tuhkalla.
Brownin liike pysyi salaisuutena yli 70 vuotta. Vasta vuonna 1905 saksalainen Albert Einstein antoi ilmiölle selityksen: hiukkasten liikeradat johtuvat siitä, että niitä pommittaa jatkuvasti ympäröivien molekyylien lämpöliike. Ja törmäyksiähän riittää, keskimäärin sata biljoonaa (1014) sekunnissa! Ihminenkin on jatkuvasti näiden törmäysten kohteena, mutta kokomme takia ilmamolekyylien törmäykset eri puolilla kumoavat toistensa vaikutuksen ja pysymme käytännössä paikoillaan.
Mutta pienillä hiukkasilla tilanne on toinen. Kun tietyllä hetkellä yhdelle sivulle törmää vaikkapa 100 000 molekyyliä ja toiselle muutama enemmän, parin molekyylin ylijäämäimpulssi saa potkaistua pienen hiukkasen vastakkaiseen suuntaan. Kun vastaava tilanne toistuu ja toistuu, nykäyksistä syntyy mikroskoopissakin näkyvä satunnainen siksak-liikerata.
Einstein ei ainoastaan selittänyt Brownin liikettä, vaan mallinsi sen matemaattisesti. Koska siitepölyhiukkasten keskimääräinen siirtymä oli mikroskoopin avulla mitattavissa, Einsteinin kaavaa voitiin käyttää nk. Boltzmannin vakion (k) suuruuden määrittämiseen, minkä ranskalainen fyysikko Jean Perrin teki muutamaa vuotta myöhemmin. Likiarvosta voitiin puolestaan määrittää ensimmäistä kertaa nk. Avogadron vakio (NA), joka osaltaan kumosi tuonaikaiset epäilykset atomien olemassaolosta. Perrin palkittiin töistään fysiikan Nobelin palkinnolla vuonna 1926.
Vaan tuskinpa osasi Brown aavistaa, kuinka merkittäviin tieteen edistysaskeliin johtaisi hänen siitepölyjen nykimisestä lähtenyt havaintonsa reipas puoli vuosisataa kuolemansa jälkeen!
