[科普中国]-布朗马达

布朗马达是纳米或分子装置，以热趋动程序(化学应用)来控制及用来产生指向性的运动及做机械能或电能的功。这个小马达在粘性远大于惯性的环境下运用，而且热噪声使得它有如在龙卷风中行走般地难以走在一定的方向上：推动马达于一指定方向的力比环境所施的无规则的力要小的许多。因为这一类的马达强烈地依赖著热噪声，使得布朗马达只在奈米尺度下才可能实现。

简介布朗马达是奈米或分子装置，以热趋动程序(化学应用)来控制及用来产生指向性的运动及做机械能或电能的功。这个小马达在粘性远大于惯性的环境下运用，而且热噪声使得它有如在龙卷风中行走般地难以走在一定的方向上：推动马达于一指定方向的力比环境所施的无规则的力要小的许多。因为这一类的马达强烈地依赖著热噪声，使得布朗马达只在奈米尺度下才可能实现。

在生物学里，许多细胞内的蛋白质分子马达实际上即是一种布朗马达。此一分子马达将存在三磷酸腺苷内的化学能转换至机械能。例如三磷酸腺苷酶马达，其作用即是水解ATP来产生指向性的能量。此一指向性的能量会使粒子(或离子或多肽)偏向；其结果最终会使得粒子扩散的静移动会强烈地偏向一个方向。

布朗马达的力学与活动是现今理论及实验生物物理学研究的客题。布朗马达有时会用佛克耳-普朗克方程或以蒙特·卡罗方法来模拟。许多的研究者现在都忙着想要了解分子尺寸的马达如何在不可忽略的热噪声中运作。这一马达的热力学被归在扰动定理的分支中。1

布朗运动布朗运动（Brownianmotion）是微小粒子或者颗粒在流体中做的无规则运动。布朗运动过程是一种正态分布的独立增量连续随机过程。它是随机分析中基本概念之一。其基本性质为：布朗运动W(t)是期望为0、方差为t（时间）的正态随机变量。对于任意的r小于等于s，W(t)-W(s)独立于的W(r)，且是期望为0、方差为t-s的正态随机变量。可以证明布朗运动是马尔可夫过程、鞅过程和伊藤过程。

它是在公元1827年英国植物学家罗伯特·布朗利用一般的显微镜观察悬浮于水中由花粉所迸裂出之微粒时，发现微粒会呈现不规则状的运动，因而称它布朗运动。1

涨落定理涨落定理是统计力学中的一个定理，用来处理远离热力学平衡（熵最大值）之下，系统的熵会在某一定时间中增加或减少的相对概率。热力学第二定律预测一独立系统的熵应该趋向增加，直到其达到平衡为止，但在统计力学被发现之后，物理学家了解到第二定律只是统计上的一种行为，因此应该总是有一些概率会使得独立系统的熵会自发性地减少；涨落定理准确地量化了此概率。1

另见布朗棘轮

布朗运动

扰动定理

罗勃特‧布

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学