Robert Brown zag Brownse beweging wel degelijk

Onlangs heeft Daniel H. Deutsch beweerd (Bulletin of the American Physical Society vol. 36 p. 1374) dat de Engelse botanicus Robert Brown in 1827 waarschijnlijk niet de later naar hem genoemde Brownse beweging van kleine deeltjes gezien kan hebben.

Dit nog slechts als abstract gepubliceerde verhaal trok de aandacht van Scientific American (augustus 1991) en werd ook geciteerd in W&O (25 juli).

Robert Brown had in 1827 opgemerkt dat zich in stuifmeelkorrels van sommige planten deeltjes bevinden, die in water gebracht en onder zijn microscoop bekeken onregelmatig trillende bewegingen uitvoerden. Hij meende aanvankelijk met een levensverschijnsel te doen te hebben, maar zijn voortgezette onderzoekingen toonden aan dat ook niet-levende deeltjes in suspensie in water gebracht hetzelfde verschijnsel vertoonden, als de stof maar fijn genoeg verdeeld was. Pas Einstein kon in 1905 dit verschijnsel verklaren: deeltjes gesuspendeerd in een oplossing worden voortdurend gebombardeerd door individuele moleculen. Als gevolg van het toeval fluctueert de intensiteit en de plaats van het bombardement en worden deeltjes over microscopisch waarneembare afstand opzij geduwd.

De belangrijkste argumenten van Deutsch waarom Brown geen Brownse beweging gezien kon hebben waren dat Browns microscoop niet genoeg trillingsvrij was, dat hij voor zijn preparaten geen dekglaasjes gebruikte (die waren toen nog niet uitgevonden) en dat er dus verdamping optrad met als gevolg beweging van deeltjes. Bovendien meende Deutsch dat de door Brown geobserveerde deeltjes (stuifmeelkorrels schrijft Deutsch en die zijn al gauw enige tientallen microns groot) te groot waren. Om echte Brownse beweging te zien met de 350x vergroting van Browns microscoop zijn deeltjes vereist van 1 micron en een stevig opgestelde microscoop vrij van trillingen en verdamping.

Om erachter te komen wat Brown precies gezien heeft, staan ons twee mogelijkheden open: het goed lezen van zijn verslagen en het gebruiken van zijn bewaard gebleven microscopen. Dat laatste heeft bijvoorbeeld Brian Ford gedaan toen hij een van Browns microscopen ontdekte in de verzamelingen van de Linnean Society in London. Ford restaureerde deze en ging na of Brown met deze microscoop de Brownse beweging gezien kon hebben. Dat bleek het geval.

Deutsch heeft kennelijk geen van beide methoden gebruikt. Uit Browns verslag uit 1828 had Deutsch al op kunnen maken dat Brown niet naar de beweging van stuifmeelkorrels keek maar naar beweging van deeltjes in de stuifmeelkorrels. Brown mat de grootte op 1.3-1.7 micron en later onder een achromatisch samengestelde microscoop bestudeerde hij zelfs beweging van deeltjes van 0.83 micron. Dus deeltjes van de door Deutsch genoemde grootte!

Brown was zich wel bewust van de bewegingen die veroorzaakt worden door verdamping van zijn preparaten. Om deze bewegingen te elimineren bracht hij kleine waterdruppels (met de te bestuderen deeltjes) in suspensie in een olie: de beweging bleef zichtbaar en was dus niet een gevolg van verdamping. Hij vond ook dat stuifmeelkorrels van grassen zo transparant waren dat de bewegende deeltjes door de wand heen gezien konden worden. Ook in dit geval kan verdamping door de stuifmeelkorrelwand naar de vloeistof van het preparaat uitgesloten worden.

Dat Browns microscoop niet trillingsvrij was lijkt ook niet aannemelijk: éénlenzige miroscoopjes, zoals ook door Brown gebruikt, werden geleverd in een houten kist. Ze konden op de deksel vastgezet worden of hadden een verzwaard voetstuk. Hiermee kan net zo trillingsvrij gewerkt worden als met een hedendaagse microscoop op een laboratoriumtafel. De conclusie moet dus zijn dat Brown wel degelijk Brownse beweging gezien heeft.