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La leçon scientifique la plus facile au monde : le mouvement brownien
La leçon scientifique la plus facile au monde : le mouvement brownien
Description
Introduction au livre
De l'histoire des probabilités à la détermination du nombre d'Avogadro
Dans l'article d'Einstein qui a permis de relier la découverte du botaniste à la physique

Einstein, le scientifique qui a regardé le monde sous un nouvel angle
Cela montre quelles autres grandes réalisations il a laissées dans l'histoire des sciences, outre la théorie de la relativité.

Le sixième volume de la série « Apprendre les sciences grâce aux articles originaux des lauréats du prix Nobel ».
Ce livre traite des articles originaux d'Einstein sur la mécanique statistique et le mouvement brownien, ainsi que de leur contexte historique.
J'ai essayé d'aider les lecteurs à comprendre les deux articles en utilisant uniquement des mathématiques de niveau lycée, en excluant les parties trop difficiles à assimiler pour le grand public.
Quand on parle d'Einstein, on pense généralement à la théorie de la relativité, mais son érudition était manifeste dans divers domaines de la physique.
Ce livre montre les autres grandes réalisations qu'Einstein a laissées dans l'histoire des sciences, outre la théorie de la relativité.

Pour comprendre le mouvement brownien d'Einstein, nous allons d'abord présenter l'histoire de deux sujets.
La première est la théorie des probabilités, qui trouve son origine dans les jeux de hasard.
Deuxièmement, puisque le mouvement brownien est un mouvement qui se produit dans un fluide, nous avons examiné l'histoire de la mécanique des fluides.
Outre la théorie d'Einstein, qui a fondé la mécanique statistique pour l'étude du mouvement brownien, nous avons également abordé la théorie de Gibbs, qui a complété indépendamment la mécanique statistique à peu près à la même époque.
Après le commentaire de la thèse, l'auteur présente les chercheurs qui ont étudié le mouvement brownien et leurs réalisations après Einstein, et enfin, l'histoire de Perrin, qui a déterminé le nombre d'Avogadro à l'aide du mouvement brownien et a remporté le prix Nobel de physique, est également incluse.

Einstein accordait tellement d'importance à ces recherches qu'il a obtenu son doctorat pour un article sur le mouvement brownien.
Le mouvement brownien demeure un sujet de recherche important pour les scientifiques qui étudient les fluides et les substances vitreuses.
Pour les scientifiques qui étudient le mouvement brownien pour la première fois, l'article original d'Einstein sera d'une grande aide.




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indice
Recommandation
J'espère que vous pourrez comprendre les articles originaux de ces scientifiques de génie.
Une interview surprise avec le Dr Parisi, l'homme qui a établi la théorie du mouvement brownien

Première rencontre│Histoire des probabilités

La naissance du concept de probabilité - Comment augmenter ses chances de gagner aux jeux de hasard ?
Coefficients binomiaux et triangle de Pascal - dénombrement des cas
Distribution binomiale de Bernoulli : succès ou échec
Distribution de probabilité continue _ Lorsque la variable aléatoire change continuellement
Distribution normale de De Moivre et de Gauss _ Distributions de probabilité continues particulières

Deuxième rencontre│Histoire de la mécanique des fluides

Principe d'Archimède - Découverte de la poussée d'Archimède
Le principe de Pascal - D'un lieu à tous les lieux
Le défi de Léonard de Vinci : les humains peuvent-ils voler comme les oiseaux ?
Principe de Bernoulli : Pourquoi les avions soulèvent-ils ?
Euler et l'équation de continuité des fluides _ Comprendre la différentiation partielle
Récit du mouvement des petites particules _ le premier poème scientifique
Découverte du mouvement brownien : le mouvement irrégulier de particules microscopiques
Loi de Graham : Relation entre la vitesse de diffusion des gaz et la masse moléculaire
Loi de Stokes : la résistance qu'une particule sphérique rencontre dans un fluide
Équation de diffusion du pic _ Diffusion causée par la différence de concentration
Théorie cinétique des gaz de Maxwell _ Mouvement des gaz parfaits
La théorie de l'osmose de Van't Hoff – le premier lauréat du prix Nobel de chimie

Troisième rencontre│La mécanique statistique d'Einstein

Multiplicateur de Lagrange - Différentes méthodes, mais la réponse est la même !
Énergie de Helmholtz - La loi fondamentale de la thermodynamique
Trouver une approximation de la formule de Stirling _n!
Fonction de distribution _ D'après l'article de Boltzmann
L'étude de la mécanique statistique par Einstein à l'aide de la dynamique – explication des phénomènes thermiques par la mécanique classique
Mécanique statistique de Gibbs _ Entropie de Gibbs

Quatrième rencontre│À l'intérieur du document sur le mouvement brownien

Études pré-Einsteiniennes : Phénomènes thermiques vs. Phénomènes de collision moléculaire
Dans la thèse I _ Similaire au phénomène osmotique
Dans le document II - Explication utilisant le phénomène de diffusion
Dans le document III _Relation avec l'équation de diffusion

Cinquième réunion | Scientifiques ayant étudié le mouvement brownien

La marche aléatoire de Smoluchovsky : la marche aléatoire d'une personne ivre
Du mouvement aléatoire au mouvement de diffusion, le résultat final est le même.
Langevin et Marie Curie : le scandale de deux physiciens
Équation différentielle _ une équation contenant des dérivées
Équation de Langevin : Explication à l'aide des équations du mouvement de Newton
Détermination du nombre d'Avogadro par Perrin : compter des nombres incroyablement grands

En plus de la réunion
Théorie cinétique de l'équilibre thermique et du second principe de la thermodynamique – Article de statistique d'Einstein (Version anglaise)
Recherches sur la théorie du mouvement brownien _Article d'Einstein sur le mouvement brownien en anglais
Sur la théorie du mouvement brownien - Article de Langevin en anglais
Nous avons conclu notre réunion par un excellent article.
Articles cités dans cet ouvrage
Lettres grecques utilisées dans les formules
Présentation des lauréats du prix Nobel de physique

Image détaillée
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Dans le livre
Archimède a approfondi ce problème.
Il est facile de soulever une pierre lourde sous l'eau car le poids de l'objet diminue lorsqu'il entre dans l'eau.
Autrement dit, dans l'eau, il existe une force ascendante qui agit dans la direction opposée au poids de l'objet, et c'est ce qu'on appelle la poussée d'Archimède de l'objet.
--- p.83

Puis un jour, alors que j'étais allongé dans un champ et que je regardais le ciel, j'ai vu un aigle voler.
Le faucon a longtemps tournoyé dans le ciel sans bouger, les ailes largement déployées.
Léonard de Vinci s'en est inspiré et a inventé une machine capable de voler grâce à la force de l'air, dotée d'ailes fixes.

--- p.93

En 1738, Daniel publia son ouvrage Mécanique des fluides, qui contenait les lois de Bernoulli sur les fluides.
Le père John a ensuite plagié le contenu de ce livre, a falsifié la date de publication et a publié un ouvrage sur la mécanique des fluides, prétendant en être le fondateur.

--- p.95

Wilbur, qui suivait Orville ce jour-là, a parcouru 255 mètres en 59 secondes.
Ce fut un événement majeur qui prouva enfin qu'il était possible de faire voler un aéronef plus lourd que l'air et de le contrôler à volonté.
--- p.104

« Observez ce qui se passe lorsque la lumière du soleil pénètre dans un bâtiment et illumine une zone ombragée. »
Vous verrez d'innombrables particules minuscules se mélanger de diverses manières.
La danse de minuscules particules révèle en réalité les mouvements fondamentaux de la matière, cachés à notre vue.
« Le mouvement des petites particules provient des atomes qui se meuvent d'eux-mêmes. » - Lucrèce
--- p.111

Au départ, les botanistes pensaient que le mouvement brownien était le mouvement des gamètes mâles chez les plantes.
Cependant, ces affirmations ont été réfutées lorsqu'on a découvert que même le pollen prélevé sur des arbres morts depuis des centaines d'années subit un mouvement brownien.
Brown a découvert au cours de ses expériences que même de minuscules morceaux de verre subissent un mouvement brownien, tout comme le pollen.
Ce problème n'est plus seulement un sujet d'étude pour les biologistes, mais est devenu un objet de recherche pour les physiciens.
--- p.115

Einstein a décrit le mouvement brownien comme un phénomène de diffusion basé sur le mouvement aléatoire de particules en suspension.
Smoluchovsky a réfléchi à cette question.
Il pensait pouvoir expliquer le mouvement brownien en décrivant le mouvement aléatoire des particules, un peu comme une personne ivre qui erre sans sens de l'orientation.
Ce type d'exercice est appelé exercice de marche aléatoire.
--- p.205

Avis de l'éditeur
★ Recommandé par la National Science Teachers Association ★ Cours de sciences conviviaux et individuels
★ Un ouvrage incontournable pour ceux qui envisagent des études scientifiques ou d'ingénierie ★ Comprend les versions anglaises d'articles primés par le prix Nobel

Comment devons-nous nous préparer au plan de réforme de l'accès à l'université de 2028 ?
Voici des moyens d'améliorer la pensée convergente et les compétences en résolution de problèmes qui seront essentielles à la nouvelle ère.


Le plan de réforme des examens d'entrée à l'université pour 2028 a été annoncé.
Il s'agit d'un plan visant à améliorer les méthodes d'examen d'entrée à l'université et d'évaluation interne qui seront appliquées aux élèves suivant le système de crédits du secondaire à partir de 2025.
Le mot qui ressort de ce plan de réorganisation est « fusion ».
Prenons comme exemple les « sciences intégrées », une matière évaluée dans la section exploration scientifique du test d'aptitude scolaire collégiale.
Dans ce domaine, les disciplines que sont la physique, la chimie, la biologie et les sciences de la Terre ne sont pas clairement distinguées.
Le contenu est élaboré dans une perspective historique de la Terre en intégrant les concepts de physique, de chimie et de biologie.
En réalité, si l'on examine l'histoire des sciences, on constate que les domaines de recherche des chercheurs ne sont pas clairement délimités et qu'ils ont étudié et développé la science sous divers angles.
Marie Curie, que nous connaissons tous bien, n'a-t-elle pas remporté à la fois le prix Nobel de physique et le prix Nobel de chimie ?

De plus, j’aimerais vous présenter le livre intitulé « La leçon de science la plus facile au monde : le mouvement brownien ».
Depuis la découverte du mouvement brownien par le botaniste Robert Brown lors de l'observation du pollen en 1827, de nombreux biologistes se sont lancés dans son étude.
Cependant, lorsqu'on a découvert que le pollen des arbres morts et de minuscules morceaux de verre subissaient également un mouvement brownien, le problème est devenu un sujet d'étude non seulement pour les biologistes, mais aussi pour les physiciens.
Finalement, Einstein a élaboré une théorie complète de ce phénomène en physique en 1905.
Les programmes scolaires évoluent vers la promotion de la pensée convergente.
Les cours sont également dispensés en associant différentes matières telles que les sciences sociales, les sciences, la musique et les mathématiques.
Ceux qui façonneront l'avenir sont ceux qui sont capables de ce type de pensée convergente.
Nous vivons à une époque qui exige la capacité de penser selon diverses perspectives et de résoudre les problèmes de manière novatrice, sans parti pris, et en rompant avec les perspectives conventionnelles.
J'espère que ce livre servira de guide, offrant une orientation précieuse à ceux qui dirigeront cette nouvelle ère.

La lecture et la conversation constituent les bases les plus fondamentales du développement des capacités de pensée logique.
Élargissez votre réflexion et approfondissez-la grâce à des conversations individuelles.


Lorsqu'un nouveau plan de réforme du système d'admission à l'université est annoncé, les parents affluent aux séances d'information des établissements scolaires.
Suite aux changements de politique concernant les examens d'entrée à l'université, les entreprises d'enseignement privé profitent de la situation et lancent à nouveau des campagnes de marketing basées sur la peur.


Alors, comment devons-nous réagir face à la réforme du système d'examens d'entrée à l'université prévue pour 2028 ?
La stratégie la plus importante que les directeurs des admissions universitaires mettent généralement en avant est « l’amélioration des compétences en matière de pensée logique et critique ».
Cela peut paraître comme se raccrocher à des chimères, mais le cœur de ce plan de réforme du système d'admission à l'université réside également dans la mesure des capacités de raisonnement logique.
Ces aptitudes ne pourront jamais être développées par l'enseignement privé.
Il est impossible de se préparer aux changements survenus lors des examens d'entrée à l'université et du système de notation scolaire en apprenant simplement des techniques de résolution de problèmes axées sur la mémorisation des connaissances.
Le moyen le plus simple de développer ses capacités de raisonnement logique est la lecture.
Et sur cette base, il s'agit d'une « conversation thématique ».
À travers des conversations qui approfondissent un sujet, la curiosité intellectuelle se développe et les capacités intellectuelles s'accroissent.


Ce serait formidable si vous pouviez avoir ces conversations avec vos parents ou vos amis, mais en réalité, ce n'est pas facile.
Ce livre, « La leçon de sciences la plus facile au monde : le mouvement brownien », dissipera complètement ces inquiétudes.
Le contenu du livre se présente comme une conversation entre le professeur Jeong et le département de physique.
Le professeur Jeong présente le contexte historique de la science et propose une explication intéressante de l'article d'Einstein sur le mouvement brownien afin d'en faciliter la compréhension.
Et en jetant un coup d'œil à une conversation en tête-à-tête avec un groupe de physiciens qui élargit leur champ de réflexion à travers diverses questions, les lecteurs peuvent également vivre indirectement une conversation approfondie sur ce sujet.
Ce livre constituera un bon guide pour développer la capacité de penser de manière plus large et plus approfondie, plutôt que de se contenter d'acquérir des connaissances fragmentaires.

Les recherches exceptionnelles du génial scientifique Einstein
Le mouvement brownien, qui a encore un impact significatif sur la communauté scientifique, est un sujet d'étude toujours en cours.


Quand on pense à Einstein, la première chose qui nous vient à l'esprit est le sujet du premier livre de cette série, « La théorie de la relativité restreinte » et la formule E=mc².
Cependant, malgré sa réputation de « génie », de nombreuses réalisations d'Einstein nous sont méconnues.
L'un d'eux est le « mouvement brownien », qui est présenté dans ce livre.
Comme l'a dit le professeur de physique qui a recommandé ce livre, même les étudiants en physique n'ont entendu parler de ce concept qu'à l'université, il leur est donc peu familier.
Cependant, cette théorie est à la base de la recherche sur la marche aléatoire, qui est actuellement au cœur du big data et de la science des réseaux, deux domaines qui sont sous les feux de la rampe.

Ce livre détaille le processus allant d'une petite découverte du botaniste Brown à une description complète de la physique par Einstein.
Pour comprendre l'article sur le mouvement brownien, il est utile de retracer l'histoire des probabilités et de la mécanique des fluides, qui constituent la base de la théorie, ainsi que la théorie de la mécanique statistique.
En outre, nous présentons les travaux de nombreux chercheurs qui ont continué à étudier le mouvement brownien après qu'Einstein a établi la théorie.
Le mouvement brownien d'Einstein n'est pas une théorie achevée il y a plus d'un siècle et désormais obsolète, mais qui est toujours en cours d'élaboration.
Aujourd'hui encore, de nombreux scientifiques présentent de nouveaux résultats de recherche basés sur cette théorie.
Je crois que ce livre constituera un tremplin solide pour les étudiants qui rêvent de devenir scientifiques et pour ceux qui dirigeront la future communauté scientifique.
SPÉCIFICATIONS DES PRODUITS
- Date d'émission : 19 février 2024
- Nombre de pages, poids, dimensions : 295 pages | 152 × 215 mm
- ISBN13 : 9791193357224
- ISBN10 : 1193357225

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