Il moto browniano è un fenomeno per cui piccole particelle sospese in un liquido tendono a muoversi in percorsi pseudo-casuali o stocastici attraverso il liquido, anche se il liquido in questione è calmo. È il risultato dell’asimmetria negli impatti cinetici delle molecole che compongono il liquido. La fase liquida, per definizione, deve avere una certa temperatura, il che significa che le sue molecole o atomi devono essere eccitati termicamente, urtandosi tra loro e gli oggetti sospesi al loro interno. Per immaginare questo fenomeno, una persona può immaginare il movimento delle palline da golf su un tavolo pieno di migliaia di cuscinetti a sfera che si muovono in traiettorie veloci.
La frase moto browniano può anche riferirsi a modelli matematici usati per descrivere il fenomeno, che hanno dettagli considerevoli e sono usati come approssimazioni di altri modelli di moto stocastico. Il moto matematico è correlato, ma più strutturato, al random walk, in cui lo spostamento di una particella è interamente randomizzato. Il fenomeno ha la proprietà di Markov, un termine della teoria della probabilità che significa che lo stato futuro della particella è determinato interamente dal suo stato attuale, non da alcuno stato passato. Usato in questo senso, il concetto matematico è leggermente diverso, ma molto simile al moto browniano fisico.
Lo scienziato che ha reso famoso il moto browniano è Albert Einstein, che ha portato il fenomeno all’attenzione della più ampia comunità di fisici pubblicando un articolo su di esso nel 1905, il suo personale annus mirabilis o “anno meraviglioso”. Il fenomeno è stato osservato già nel 1765, ma non descritto o studiato in dettaglio fino alla ricerca del botanico Robert Brown nel 1827, ed è chiamato così in onore del suo lavoro. Come botanico, Brown osservò per la prima volta l’effetto nel polline che galleggia nell’acqua, dove è visibile ad occhio nudo. Attraverso la sperimentazione, Brown ha determinato che i granelli di polline non si stavano spingendo indipendentemente, ma piuttosto che il loro movimento era pseudo-casuale.
Jean Perrin, un fisico francese che in seguito vinse il premio Nobel, fu il trampolino di lancio del lavoro di Einstein. Usando come prova il moto browniano, nel 1911 dimostrò una volta per tutte che la materia è fatta di atomi e molecole. Sebbene la teoria atomica sia originariamente attribuita a John Dalton, il fisico britannico del XVIII e XIX secolo, è stata oggetto di controversie per oltre un secolo, ed è stato il lavoro di Perrin che ha portato alla sua accettazione universale.