SCIENCE 3D | 페랭의 브라운 운동 실험

무슨 일이 일어났나

APS 에 따르면 아인슈타인의 1905 년 논문은 알갱이가 간 거리 제곱의 평균이 시간에 비례하고, 그 빠르기가 온도 · 끌림(마찰) · 볼츠만 상수에 달려 있다고 내다봤습니다.

프랑스 물리학자 페랭(Jean Baptiste Perrin)은 실험으로 이 식을 시험했고, 그 결과가 아인슈타인 식의 정확함을 의심할 수 없게 한다고 결론지었습니다(APS).

시뮬레이터는 알갱이 자리를 0.5 초마다 점으로 찍어 잇습니다 — 60 초 뒤 알갱이는 0.458 m 떨어져 있고, 시간 평균 ½Mv² 은 1.07 J 로 분자 하나의 kT(1 J)에 가깝습니다.

씨앗 끌개를 바꾸면 분자의 처음 배치가 달라져 지그재그 길도 매번 다르게 그려집니다 — 하나의 길은 예측할 수 없고, 많은 길을 모아야 규칙이 보입니다.

💡 생활 속 예시

물에 떨어뜨린 잉크 한 방울이 젓지 않아도 천천히 번지는 것도, 분자들이 제멋대로 부딪히며 조금씩 퍼뜨리기 때문입니다.
물에 갠 아주 고운 물감 가루가 한참 동안 가라앉지 않고 떠 있는 데에는 물 분자가 사방에서 두드려 흩어 놓는 몫도 있습니다.

누가 왜 찾았나

1827 년 브라운이 본 알갱이의 떨림을, 아인슈타인은 1905 년 논문에서 액체 분자가 두드린 결과로 보고 간 거리 제곱의 평균이 시간에 비례한다고 셈했습니다(APS). 이 예측이 맞는지 실험으로 시험한 사람이 프랑스 물리학자 페랭이었고, 그는 결과가 아인슈타인 식의 «엄밀한 정확함» 을 의심할 수 없게 한다고 결론지었습니다.

확인된 값

페랭(Jean Baptiste Perrin)의 실험 — 아인슈타인 식이 정확함을 의심할 수 없게 보였다 (APS): Jean Baptiste Perrin 출처
페랭이 시험한 이론 — 아인슈타인 1905 년 «멈춘 액체에 떠 있는 작은 알갱이의 운동» 논문 (APS): 1905 출처
브라운 운동 — 잉글랜드 KS3 교육과정 항목: 브라운 운동 출처
아보가드로 상수 N_A 의 오늘 정의값 — 페랭이 알갱이로 어림한 «원자의 수» (CODATA 2022): 6.02214076e+23 1/mol 출처
실험을 한 사람 — 프랑스 물리학자 장 바티스트 페랭 (APS): Jean Baptiste Perrin 출처
아인슈타인의 예측 — 간 거리 제곱의 평균은 시간에 비례 (APS): ⟨x²⟩ ∝ t 출처
그 빠르기를 정하는 것 — 온도 · 끌림 계수 · 볼츠만 상수 (APS): 온도 · 끌림 · k 출처
브라운 운동 — 원자 · 분자가 있다는 것을 간접으로 확인하는 방법 (APS): 간접 확인 출처
브라운이 꽃가루 속 알갱이의 떨림을 본 해 (APS): 1827 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학(중학교) · 물질의 상태 변화 [9과04-01]
잉글랜드 · KS3 Physics: Physical changes

출처

https://www.aps.org/apsnews/2016/08/robert-brown-molecular-motion-pollen(확인 2026-11-12)
https://assets.publishing.service.gov.uk/media/5a7d563de5274a2af0ae2ffa/SECONDARY_national_curriculum_-_Science_220714.pdf(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?na(확인 2026-11-12)
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1926/perrin/lecture/(확인 2026-11-12)

페랭의 브라운 운동 실험