બ્રાઉનિયન ગતિ (બ્રાઉની હલનચલન) (Brownian movement) : તરલમાં અવલંબિત કણોની ગતિજ સક્રિયતા (kinetic activity). પાણીમાં અવલંબિત પરાગકણો(pollen grains)નો સૂક્ષ્મદર્શક વડે અભ્યાસ કરતાં 1827માં વનસ્પતિવિદ રૉબર્ટ બ્રાઉને જોયું કે આ કણો અવિરત (ceaseless), યાર્દચ્છિક (random) અથવા વાંકીચૂંકી (zigzag) અને વૃંદન (swarming) ગતિ (motion) ધરાવે છે. આ ગતિ બ્રાઉનિયન ગતિ તરીકે ઓળખાય છે.
અવલંબિત કણોની બ્રાઉનિયન ગતિ
કોઈ પણ કણનું બ્રાઉની હલનચલન તેને જે માધ્યમમાં રાખેલ હોય તેના અણુઓની ઉષ્મીય ગતિ(thermal motion)ના કારણે હોય છે. કણ અનેક અણુઓ સાથે સંઘાત (collisions) અનુભવે છે અને તેના કારણે ઊર્જા તેમજ વેગમાન પ્રાપ્ત કરે છે. પરિક્ષેપણ (dispersion) માધ્યમના અણુઓના સંઘાત દ્વારા કણે પ્રાપ્ત કરેલ સરેરાશ વેગમાન(momentum)ની દિશા અને માન (direction and magnitude) અસમાન અભિઘાત(bombardment)ને કારણે બદલાતાં રહેતાં હોવાથી કણની ગતિ આડીઅવળી (વાંકીચૂંકી) માલૂમ પડે છે. આ પ્રકારની ગતિ વાયુઓ, પ્રવાહીઓ કે ઘન પદાર્થમાં દાખલ કરેલ કોઈ પણ બાહ્ય કણને લાગુ પડે છે. સાંખ્યિકીય યંત્રશાસ્ત્ર(statistical mechanics)ના સમવિભાજન નિયમ (equipartition law) અનુસાર M દળ ધરાવતા કણ માટે સરેરાશ વર્ગિત વેગના વર્ગમૂળ (root mean square, R.M.S., velocity) 
ને નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય :
જ્યાં T નિરપેક્ષ તાપમાન (K) અને K બોલ્ટ્સમૅન અચળાંક છે. સમીકરણ પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે જેમ કણનું પરિમાપ (size) વધે એટલે કે દળ (M) વધે તેમ વેગનું મૂલ્ય ઘટે છે; અર્થાત્ અસમાન અભિઘાતનું પ્રમાણ ઘટે છે. આથી મોટા કણો સુસ્ત અથવા મંદ (sluggish) ગતિ ધરાવે છે; દા.ત., 0.01 ગ્રા. દળ ધરાવતા કણ માટે 300 k તાપમાને R.M.S. વેગનું મૂલ્ય 3.5 x 10–6 સેમી. પ્રતિસેકન્ડ અથવા 3.5 x 10–8 મીટર પ્રતિ સેકન્ડ હોય છે. આ બ્રાઉનિયન ગતિ માધ્યમના અણુઓની ગતિ કરતાં ઘણી ધીમી હોવાથી સૂક્ષ્મદર્શક હેઠળ તેને જોઈ શકાય છે. ઝ્યાં પેરિને જણાવ્યું કે આ સૂક્ષ્મકણો ગતિસિદ્ધાંત(kinetic theory)ના કેટલાક ર્દષ્ટિકોણનું ર્દશ્યમાન ઉદાહરણ પૂરું પાડે છે.
1863માં વિનરે જણાવ્યું કે કલિલી (colloidal) કણો ઉપર માધ્યમના અણુઓના સંઘાતને કારણે બ્રાઉનિયન ગતિ જોવા મળે છે. 1888માં ગોયે સૂચવ્યું કે આ કણો અવલંબનમાંના પ્રવાહીના ઝડપથી ગતિ કરતા અણુઓ સાથેના અભિઘાત(bombardment)ને કારણે નોદિત થાય છે. 1905માં સૂક્ષ્મદર્શક વડે અવલોકનો લેતાં ઝિગ્મૉન્ડીએ બ્રાઉની હલનચલન માટે ઘણાં તારણો કાઢ્યાં; જેમ કે, મોટા કણના મુકાબલે નાના, ઓછા દળવાળા કણો વધારે ઝડપથી હલનચલન કરે છે. હલનચલનના સમય સાથે તે બદલાતા નથી અને મહિનાઓ કે વર્ષો સુધી એકસમાન રહેતા હોય છે. આ હલનચલનો તાપમાન-આધારિત હોઈ તાપમાન વધતાં તે વધે છે. પ્રવાહીના બાષ્પીભવન તેમજ કેશાકર્ષણનાં બળો (forces of capillary action) ઉપર તે આધારિત નથી. આ હલનચલનો કણના પરસ્પર આકર્ષણ-અપાકર્ષણ અને પસાર થતા પ્રકાશના કિરણના પથ તથા તેની તીવ્રતા ઉપર આધાર રાખતાં નથી. અવલંબનને પ્રકાશિત કરવા માટેનો સમય ગતિને બદલી શકતો નથી. આ ગતિ કલિલી કણોને ઠરવા (settle) દેતી નથી અને તે રીતે કલિલી કણોના સ્થાયિત્વ માટે જવાબદાર હોય છે.
બ્રાઉનિયન ગતિના યથાર્થપણાનું સ્પષ્ટીકરણ આઇન્સ્ટાઇને રજૂ કરેલી ગાણિતિક બાબતો વડે થાય છે. તેમણે જણાવ્યું કે કલિલી કણનો વિસરણગુણાંક (diffusion coefficient) DF એ કણે X-અક્ષ પર t સમયમાં અનુભવેલા સરાસરી વિચલન Δ સાથે નીચે પ્રમાણે સંબંધિત છે :
……………………………………………………………………………………………..(i)
(Df = 1 મોલ પ્રતિ સેમી.ની સાંદ્રતા-પ્રવણતા હેઠળ એકમ સમયમાં એકમ ક્ષેત્રફળમાંથી વિસરિત થતા કલિલી કણોની મોલ-સંખ્યા)
Df માટેનું એક અન્ય સમીકરણ નીચે પ્રમાણે છે :
…………………………………………………………………………………………………(ii)
(R = વાયુ-અચળાંક, અર્ગ મોલ–1 અંશ–1; NA = ઍવોગ્રૅડ્રો અંક; η = માધ્યમની પૉઇઝમાં સ્નિગ્ધતા; r = કણની ત્રિજ્યા, સેમી.)
(i) અને (ii) પરથી
……………………………………………………………………………….(iii)
પેરિને ગૅમ્બૂઝ (gamboge = એક જાતનો ગુંદર) અથવા રાળ(mastic)નાં જલીય અવલંબનો વાપરીને ઍવોગૅડ્રો અંક નક્કી કરવા માટે જે પ્રયોગ કરેલા તેમાં આ સમીકરણનો ઉપયોગ કર્યો હતો.
સૂક્ષ્મ કણોની બ્રાઉનિયન ગતિનું નોંધપાત્ર લક્ષણ એ છે કે તે કદી અટકતી નથી અને તેની સક્રિયતામાં ઘટાડો થયા સિવાય તે સતત ચાલ્યા કરે છે. આ કાયમી (perpectual) ગતિ ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમથી વિસંગત નથી, કારણ કે કણોને ગતિ આપતી ઊર્જા એ માધ્યમના અણુઓની ગતિજ ઊર્જા છે. આથી એમ કહી શકાય કે કોઈ એક ભાગમાં કલિલી કણો ગતિજ ઊર્જા મેળવે તો તરલમાંના અણુઓની ઊર્જામાં તેને અનુવર્તી ઘટાડો થાય છે અને ત્યાં સ્થાનિક શીતન ઉદભવે છે.
ઈન્દ્રવદન મનુભાઈ ભટ્ટ
મિહિર જોશી