Simulation der Brownschen Bewegung (Bild: Francisco Esquembre, Fu-Kwun and lookang, CC-BY-SA 3.0)
Die wurde vom schottischen Botaniker Robert Brown im 19 Jahrhundert bei seinem mikroskopischen Experimenten entdeckt. Brown betrachtete Blütenpollen die im Wasser schwammen und sah, dass sie ständig leicht zitterten und sich auf zufälligen Bahnen durchs Wasser bewegten. Diese Bewegung hörte nie auf und Brown hielt sie für die allen Lebewesen innewohnende “Lebenskraft”. Diese These musste er allerdings aufgeben, als er die gleiche Zufallsbewegung auch bei leblosen Gesteins- oder Metallteilchen entdeckte. Eine Erklärung für Bewegung schien die neue statistische Physik von Boltzmann und Maxwell zu bieten. Aus der chaotischen Bewegung unzähliger chaotischer Atome und Moleküle konnte man damit die Eigenschaften ganzer physikalischer Systeme beschreiben. Die Moleküle in einer Flüssigkeit bewegen sich alle ständig zufällig kreuz und quer und stoßen zusammen; miteinander und mit allem anderen, was dort noch herum schwimmt: Zum Beispiel Blütenpollen. Die Physiker waren aber skeptisch was die neue statistische Physik anging weil sie noch keine konkreten Vorhersagen machte die man im Experiment überprüfen konnte. Und außerdem schien die Bewegung der Moleküle keinen Einfluss auf Blütenpollen oder ähnliches haben: Moleküle sind viel zu klein und leicht um große Objekte wie Pollen zu bewegen. Und sie bewegen sich im Wasser so schnell und stoßen so oft mit den Pollen zusammen, dass sie die vergleichsweise langsame Bewegung der Pollen nicht verursachen konnten.
Und dann kam Einstein. Er erkannte, dass die beiden Probleme sich zusammengenommen aufheben. Ja, die Moleküle sind zu leicht um die Pollen zu bewegen und wenn sie rein zufällig aus allen möglichen Richtungen auf die Pollen stoßen, dann hebt sich ihr Einfluss gegenseitig auf. Aber wenn zufällig gerade sehr viele von ihnen aus der gleichen Richtung gegen einen Pollen stoßen, dann kann ihre kombinierte Kraft ausreichen, ihn ein Stück zu bewegen. Einstein entwickelte eine mathematische Methode mit der man berechnen kann, wie oft solche Zufälle vorkommen und wie sich das auf die Bewegung der Pollen auswirken würde. Und das, was seine Theorie vorhersagte, war genau das, was man auch beobachten konnte. Die korrekte Statistik erlaubte es ihm, die dem Chaos innewohnende Ordnung zu entdecken…
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