Einstein y el movimiento browniano

Este fenómeno recibe su nombre en honor al biólogo y botánico escocés Robert Brown, quien, mientras miraba a través de un microscopio las partículas atrapadas en las cavidades dentro de un grano de polen en el agua, descubrió que las partículas se movían a través del líquido. Aunque no fue capaz de determinar los mecanismos que provocaban este movimiento, sí que consiguió demostrar, a través de varios experimentos, que su origen no era biológico.

En su artículo, Einstein decía que las partículas suspendidas en el líquido se movían debido a las colisiones de las pequeñas partículas que constituían el agua, y estas a su vez se movían por efecto del calor. A mayor cantidad de calor, más movimiento de partículas, que no serían otra cosa que moléculas de agua.

A principios del siglo XX, la hipótesis atómica se admitía de forma general, pero no era soportada por una evidencia experimental clara e inequívoca. Eso era lo que buscaba Einstein en su artículo, proveer la certeza final sobre la constitución molecular de la materia y, para lograrlo, desarrolló una nueva rama de la física, la física estadística, con un exhaustivo tratamiento matemático. En este punto, debemos reconocer que se le había adelantado J.W. Gibbs, pero eso no le resta ningún mérito.

Supone que las partículas suspendidas podrían recibir un número aleatorio de impactos por las moléculas del fluido, de fuerza aleatoria y de direcciones aleatorias, en cortos períodos de tiempo, lo que podría ser suficiente para que las partículas se moviesen de la manera exacta que Brown había descrito; y con esas nuevas herramientas es capaz de predecir el desplazamiento promedio de las partículas.

El artículo apareció entre el galardonado con el Premio Nobel de 1921 y los que presentaban al mundo la Teoría de la Relatividad, así que es uno de los trabajos de Einstein menos conocidos por el gran público. Sin embargo, tuvo un gran impacto en el mundo científico, e inspiró, entre otros, los experimentos de Jean Perrin en 1908, que verificaban las teorías de Einstein de forma experimental, lo que le valió para ser galardonado con el Premio Nobel de Física en 1926 por su trabajo sobre la estructura discontinua de la materia.

Como curiosidad, cabe mencionar que Einstein no fue, ni mucho menos, el primer científico en plantearse la relación entre el movimiento browniano y la hipótesis atómica. En el siglo I antes de Cristo, el filósofo romano Lucrecio publicó un libro en seis volúmenes titulado 'Sobre la Naturaleza de las cosas', en verso, como se escribía la ciencia entonces. Este poema incluye una notable descripción del movimiento browniano de partículas de polvo, que el autor, fiel seguidor de las enseñanzas de Epicuro, presentó como prueba de la existencia de los átomos.