Mouvement brownien

“ Ce qui est réellement étrange et nouveau dans le mouvement brownien, c'est précisément qu'il ne s'arrête jamais. Cela semble d'abord en contradiction avec notre expérience journalière des frottements. Si, par exemple, nous jetons un seau d'eau dans une cuve, il nous semblera bien qu'après un peu de temps le mouvement, d'abord possédé par la masse liquide, a disparu. Analysons pourtant de quelle manière cet équilibre apparent se trouve atteint toutes les particules de l'eau avaient d'abord des vitesses à peu près égales et parallèles ”

“ Tout granule situé dans un fluide, sans cesse heurté par les molécules voisines, en reçoit des impulsions qui, en général, ne s’équilibrent pas exactement, et il doit être irrégulièrement ballotté.
Si l’agitation moléculaire est bien la cause du mouvement brownien, si ce phénomène, accessible à l’observation et à la mesure, forme un intermédiaire, un relais, entre les masses qui sont à notre échelle et les masses des molécules, on sent qu’il doit y avoir là un moyen de déterminer les grandeurs moléculaires. ”

“ Aussi bien, dans ce dernier cas, il est aisé de voir que des poussières voisines se meuvent en général dans le même sens, dessinant grossièrement la forme du courant commun qui les entraîne, au lieu qu’un des caractères les plus frappants du mouvement brownien est l’indépendance absolue des déplacements de deux particules voisines, si près qu’elles passent l’une de l’autre. ”

“ Même en dehors des substances vivantes, où l’activité chimique est incessante, la découverte du mouvement Brownien, par exemple, empêche de croire au repos des substances mortes ; nous n’avons jamais vu commencer un mouvement ”

“ Mais pour qui connaît l'irrégularité absolue du mouvement brownien, il paraîtra tout à fait impossible que ces trajectoires puissent être, comme le dit Svedberg, évidemment victime d'une illusion, "des lignes régulièrement ondulées d'amplitude et de longueur d'onde bien définies!" ”

“ En résumé, la théorie moléculaire cinétique du mouvement brownien se vérifie de façon rigoureuse et conduit, soit par l’étude de la distribution des grains, soit par l’étude de leur agitation, à la même valeur précise de la constante d’Avogadro, invariant essentiel de la structure de la matière.
Fig. 2.
Or il y a encore d’autres moyens d’atteindre cette constante. Bien que, pour la plupart, ils ne comportent pas autant de précision, leur concordance est extrêmement significative en ce qui regarde la réalité objective des molécules, à cause de leur extrême diversité. ”

“ Le mouvement brownien nous offre, à une échelle différente, l'image fidèle des mouvements que possèdent, par exemple, les molécules d'oxygène dissoutes dans l'eau d'un lac qui, se rencontrant rarement les unes les autres, changent de directions et de vitesses grâce à leurs chocs contre les molécules du dissolvant. Il peut être intéressant d'observer que les plus gros des grains sur lesquels j'ai ainsi retrouvé les lois des gaz parfaits sont déjà visibles au soleil avec une forte loupe. ils fonctionnent comme les molécules d'un gaz parfait dont la molécule-gramme pèserait 200.000 tonnes. ”

“ Et le principe de Carnot, vrai en tant que loi de moyenne portant sur un nombre formidable d’éléments, n’aurait plus de raison d’être si l’on pouvait suivre chaque particule isolément. Nous tomberions dans un monde purement mécanique où la dégradation de l’énergie n’a pas de sens. L’expérience a d’ailleurs vérifié cette supposition. Dans le mouvement Brownien, de très petites particules sont dans une agitation qui sans cesse viole le principe de Carnot ; d’autres faits encore démontrent que si l’on descend aux éléments ultimes de la matière, la conservation de l’énergie devient rigoureuse. ”

“ Et puis la théorie des solutions nous fait passer tout naturellement à celle du mouvement brownien où il est impossible de regarder l'agitation thermique comme une fiction de l'esprit, puisqu'on la voit directement sous le microscope. ”

“ Deux cas pourront en effet se présenter : ou bien le nombre qui en résulterait pour N sera grossièrement différent du nombre obtenu par Van der Waals, et, en ce cas. surtout s'il change avec les grains étudiés, le crédit des théories cinétiques sera diminué, et l'origine du mouvement brownien restera à trouver; ou bien ce nombre sera pour feuler; les tailles et tous les genres de grains de l'ordre de grandeur prévu, et, en ce cas, nous aurons droit de regarder comme établie la théorie moléculaire de ce mouvement. ”

“ N’est-il pas alors supposable qu’il n’y ait aucune limite de grosseur pour l’assemblage d’atomes qui vérifie ces lois ? N’est-il pas supposable que même des particules déjà visibles les vérifient encore exactement, en sorte qu’un granule agité par le mouvement brownien ne compte ni plus ni moins qu’une molécule ordinaire en ce qui regarde l’action de ses chocs sur une paroi qui l’arrête ? ”

“ On sait en quoi consiste ce MOUVEMENT BROWNIEN. Quand on observe au microscope une particule inanimée quelconque au sein d'un fluide « en équilibre » contenu dans une petite cuve immobile et fermée, on constate que cette particule ne demeure jamais en repos : elle va, vient, monte, descend, remonte, tournoie, dans une agitation parfaitement irrégulière, qui, à température constante, garde indéfiniment la même activité moyenne, et qui est d'autant plus vive que la particule est plus petite. ”

“ Ainsi, une fois atteint l’état d’équilibre, par antagonisme entre la pesanteur qui sollicite les grains vers le bas et le mouvement brownien qui les éparpille sans cesse, des élévations égales devront s’accompagner de raréfactions égales. Mais, s’il faut s’élever seulement de 1/20 de millimètre, c’est-à-dire 100 millions de fois moins que dans l’oxygène, pour que la richesse en grains devienne deux fois plus faible, on devra penser que le poids efficace de chaque grain est 100 millions de fois plus grand que celui de la molécule d’oxygène. ”

“ Si dans une préparation où le mouvement brownien est très actif et les micelles bien séparées les unes des autres, on introduit des solutions plus ou moins étendues de substances chimiques : colorants, sels, acides, etc., comment se comporte la floculation sous ces différentes influences? De telles expériences pourraient avoir de l'intérêt sans peut-être atteindre à une très grande précision. Il ne faut pas oublier, en effet, que nous sommes à une
échelle microscopique des phénomènes, et que c'est toutes proportions gardées qu'il en faudrait tirer des conclusions. ”

“ Les brassages causés par le mouvement brownien, par celui des corps chlorophylliens facile à constater chez les Mousses, par le dépôt ou l'utilisation des réserves, les variations de turgescence cellulaire, les transformations des aliments en substances plastiques, les destructions, les déchets, etc., contribuent encore à montrer le rôle énorme du brassage en général dans la nature vivante et la matière morte.
En résumé, sur notre petit globe terrestre, il n'existe aucun corps qui ne soit dans un brassage perpétuel. ”

“ Qu'au temps de Fénelon, de Rousseau et de son Vicaire savoyard, l'immobilité ait paru l'état normal des choses et que la seule mobilité du vent ait été déjà pour eux la preuve d'une pensée motrice hors du monde, la pensée motrice existe tout aussi entière, il semble, si, à l'état de repos que l'on se représentait alors, c'est le mouvement brownien qu'il faut maintenant substituer. On enseigne
aujourd'hui que la matière renferme une énorme quantité d'énergie : le mouvement en est une des formes et c'est tout. ”

“ Ainsi l’activité de l’agitation (ou la rapidité de la diffusion) doit être proportionnelle à l’énergie moléculaire (ou à la température absolue) , et inversement proportionnelle à la viscosité du liquide et à la dimension des grains.
71.. — Mouvement brownien de rotation. — Jusqu’ici nous n’avons pensé qu’aux changements de position des grains, à leur mouvement brownien de translation. Or nous savons qu’un grain tournoie irrégulièrement en même temps qu’il se déplace. ”

“ Incidemment, on voit sur cet exemple que l'activation de mouvement brownien. qui accompagne une variation de température tient surtout à la variation corrélative de viscosité. Exner, qui espérait atteindre les vraies vitesses, constatant que ce qu'il croyait être l'énergie cinétique du grain était bien loin de varier proportionnellement à la température absolue, en concluait à tort que les grains ne pouvaient être regardés comme analogues aux molécules d'un fluide. ”

“ Très fréquemment, on voit des sortes de hernies plates sortir des globules (ou du liquide périphérique non stratifié) et s'étendre sur les plages plates déjà formées. Enfin, le mouvement brownien à deux dimensions se constate, pour des gouttelettes ou des disques plats, sur diverses plages, grises ou colorées, mais d'autant moins vif qu'elles sont plus épaisses.
Ces phénomènes ne sont nullement particuliers à l'uranine ; je les ai retrouvés en ajoutant à l’eau de savon, au lieu d'uranine, de l'éosine, de l'esculine, de la rhodamine, etc. ”

“ La solution générale
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en prend la valeur constante du premier terme en régime permanent au bout d’un temps de l’ordre ou 10-8 seconde environ pour les particules sur lesquelles le mouvement brownien est observable. ”

“ Si maintenant la particule est très grande vis-à-vis des dimensions moléculaires, elle sera en relation à chaque instant avec un grand nombre de molécules; les effets de celle-ci n'étant pas en général de même sens, se contrarient et se neutralisent en partie; de plus, la masse à mouvoir étant bien plus grande, le mouvement doit se produire de même que tout à l'heure, mais sur une échelle très réduite. Les vitesses que nous observons dans le mouvement brownien sont de quelques millièmes de millimètre par seconde. ”

“ Je sais qu'après certaines expériences par lesquelles il a été établi, d'une part, que le mouvement devient notablement plus vif à mesure que l'on chauffe le liquide, et d'autre part, que ni la lumière ni l'électricité, ni le magnétisme, ni le contact des réactifs chimiques n'influencent en rien le caractère,du phénomène, l'on a cru devoir conclure que le susdit mouvement brownien est le résultat des impulsions variées que chaque particule reçoit , de la part du calorique rayonnant émis par les corps voi- j sins. ”

“ Leur intérieur est homogène, réfracte assez fortement la lumière. En examinant alternativement le centre des spores, on y aperçoit comme une très fine poussière de granules moléculaires, douées d'un mouvement brownien très vif, qui n'a
(1) Des végétaux qui croissent sur l'homme et sur les animaux vivants. ”

“ L'origine de ce mouvement fut pressentie par Wiener qui, presque aux premiers temps de la théorie cinétique de la chaleur, devina que les mouvements moléculaires pouvaient donner l'explication du phénomène (1865) . ”

“ BROWN avait établi en principe que tous les agents appliqués aux tissus vivants exerçaient sur eux une action stimulante, et avait posé en fait que les maladies émanaient d'un défaut de vitalité, ainsi que cela apparaissait du manque de forces qu'on observait dans toutes les infirmités. Les médicaments dans leur immense majorité furent réputés stimulants. ”

“ Je dois confesser que je n'ai jamais pu m'assimiler la théorie de Brown-Séquard sur la dynamogénie ; car, dans la nature, rien ne se crée, rien ne se perd : la loi est aussi fatale pour les forces que pour la matière, et si l'on apporte de la force, il faut l'avoir empruntée quelque part.
Il en résulte donc que l'injection de Brown-Séquard devait être ou un tonique bu un excitant. ”

“ Ce nom a été donné d'après celui de Robert Brown, botaniste, qui le premier montra que les pierres, les métaux, le charbon même, traités par les acides et par la chaleur, présentent cette agitation, et que par conséquent le mouvement des grains de la fovilla du pollen n'indiquait point que ce fussent des animaux. Quelle que soit la nature du liquide, dès l'instant où il est susceptible de couler, le mouvement s'y observe, la chaleur l'active. Les granulations peuvent se déplacer de quatre ou cinq fois leur diamètre dans un sens, puis dans l'autre, sans qu'il y ait progression. ”

“ Alors, quelle que puisse être l'intensité de ses symptômes ou des phénomènes organiques par lesquels elle se manifeste, elle reste asthénique, par la raison bien simple qu'elle est telle essentiellement et par nature, et que sa forme n'y peut rien changer. Quoi qu'on doive penser des erreurs du Brownisme, il y a là quelque chose de profondément vrai. On en conviendra sans peine, si l'on veut bien consentir un instant à l'abstraction que nous venons de faire. ”

“ La vie de Browne nous présente du reste à première vue une contradiction analogue. De sa jeunesse à sa mort, nous le voyons se livrer sans partage à l’étude de toutes les sciences d’observation, et son plus long ouvrage est un Traité contre les erreurs populaires, traité où il fait preuve d’une grande indépendance d’esprit, et où il a porté en effet un coup sérieux aux habitudes crédules du moyen âge. ”

“ Lorsque Brown attribua les phénomènes par lesquels la vie se manifeste à l'action des stimulants sur les tissus organisés, il prétendit qu'il n'existait pas d'agents débilitants, et que ceux qui étaient regardés comme tels, n'étaient que des stimulants dont l'action moins énergique déterminait une excitation trop faible. ”

“ Il n'y a que des phénomènes énergétiques en évolution. Les formes chimiques et organiques en sont le terme plus ou moins fixe. Les états physiques en sont les stades momentanés.
Les mouvements browniens, dont le déterminisme échappe à l'analyse, sont des résultantes claires à côté des mouvements atomiques dans la molécule d'un corps simple.. Ceux-ci, à leur tour, sont élémentaires à côté des tourbillonnements des molécules chimiques dans les corps complexes, dont on peut cependant observer des formes quasi stables, cristaux solides, cristaux liquides. ”