Page 46 - Un fisico in salotto

Il moto browniano

Nel 1827, esaminando al microscopio piccole particelle di polline contenute in una
goccia d’acqua, il botanico scozzese Robert Brown (1773-1858) osservò che esse,
indipendentemente le une dalle altre, erano animate da un incessante movimento a
‘zig-zag’.
Esclusa la possibilità che tale fenomeno sia dovuto alla presenza di piccoli

organismi viventi, il moto browniano costituisce di fatto la prova dell’esistenza del
moto molecolare: le particelle di polline sono infatti abbastanza grandi da essere
visibili al microscopio, tuttavia esse sono abbastanza piccole da essere mantenute in
movimento e continuamente deviate qua e là dagli urti che ricevono da parte delle
invisibili molecole d’acqua che le circondano.
Questa è una prima indicazione del fatto che, in Natura, nulla è rigorosamente
fermo.

Le molecole sono in continuo movimento ma è chiaro che noi, guardando anche un
volume piccolissimo di acqua, non possiamo accorgerci di questo movimento.
L’acqua in un bicchiere ci appare assolutamente ferma: infatti, quello che noi
osserviamo è il comportamento medio di un numero comunque grandissimo di
molecole d’acqua. Per ogni molecola che si muove in una certa direzione ce n’è
un’altra che si muove in verso opposto. La media è zero, esattamente come se non ci

fosse movimento.
Possiamo avere facilmente un prova indiretta dell’esistenza del moto browniano e
del moto molecolare in genere, con un esperimento veramente semplice: basta far
cadere una goccia di inchiostro in un bicchiere d’acqua.
Inizialmente la colorazione dell’acqua è concentrata in una specie di ‘nuvola’ dai
contorni abbastanza ben definiti che cambia rapidamente aspetto al passare del
tempo. Fin qui non troviamo nulla di sorprendente: infatti ci aspettiamo che la

perturbazione generata dalla caduta della goccia di inchiostro abbia determinato la
formazione di piccole ‘correnti’ che determinano un certo allargamento irregolare
della goccia stessa nell’acqua. Cosa ci dovremmo aspettare, trascorso un po’ di
tempo?
Una eventualità potrebbe essere questa: l’attrito viscoso dell’acqua dovrebbe

avere completamente arrestato il movimento iniziale della nuvola di inchiostro che
per conseguenza dovrebbe poi mantenere indefinitamente una certa forma irregolare.
Un’altra aspettativa potrebbe essere invece questa: supponiamo che il peso
specifico dell’inchiostro sia leggermente inferiore a quello dell’acqua; trascorso un
po’ di tempo dalla caduta della goccia, a perturbazione passata, l’inchiostro
dovrebbe essere completamente risalito a galla, formando una sottile pellicola
colorata sulla superficie dell’acqua, come accade versando una goccia d’olio.
Oppure, supponiamo che il peso specifico dell’inchiostro sia leggermente

superiore a quello dell’acqua: in questo caso un sottile strato di inchiostro dovrebbe
essersi depositato sul fondo del bicchiere.
Ebbene, trascorso un certo tempo, breve o lungo che sia, ci accorgiamo che