Андре Марі Ампер (1775 - 1836) - французький фізик, математик, хімік, член Паризької академії наук (1814), іноземний член Петербурзької академії наук (1830), один з основоположників електродинаміки. Видатний вчений в честь якого названа одна з основних електричних величин - одиниця сили струму - ампер. Автор самого терміна «електродинаміка» як найменування вчення про електрику і магнетизм, один з основоположників цього вчення.
Основні праці Ампера в галузі електродинаміки. Автор першої теорії магнетизму. Запропонував правило для визначення напряму дії магнітного поля на магнітну стрілку (правило Ампера).
Ампер провів ряд експериментів з дослідження взаємодії між електричним струмом і магнітом, для яких сконструював велику кількість приладів. Виявив дію магнітного поля Землі на рухомі провідники зі струмом.
Відкрив (1820) механічну взаємодію струмів і встановив закон цієї взаємодії (закон Ампера). Зводив всі магнітні взаємодії до взаємодії прихованих в тілах кругових молекулярних електричних струмів, еквівалентних плоским магнітам (теорема Ампера). Стверджував, що великий магніт складається з величезної кількості елементарних плоских магнітів. Послідовно доводив чисто струмову природу магнетизму.
Андре Марі Ампер відкрив (1822) магнітний ефект котушки зі струмом (соленоїда). Висловив ідею про еквівалентність соленоїда зі струмом і постійного магніту. Запропонував поміщати металевий сердечник з м'якого заліза для посилення магнітного поля. Висловив ідею використання електромагнітних явищ для передачі інформації (1820). Ампер винайшов комутатор, електромагнітний телеграф (1829). Сформулював поняття «кінематика». Проводив також дослідження з філософії та ботаніки.
Це далеко неповний список видатних досягнень цього геніального вченого.
Андре Марі Ампер народився 22 січня 1775 року в Ліоні.
Дитинство і юність
Предки Андре Марі Ампера були ремісниками, які жили в околицях Ліона. Їх професійний і культурний рівень швидко зростав від покоління до покоління, і прадід вченого, Жан Жозеф був не тільки досвідченим каменотесом, а й виконував складні будівельні та реставраційні роботи, а його син Франсуа вже став типовим освіченим міським буржуа, представником досить заможного третього стану, і одружився з дворянкою. Батько Андре Марі, Жан Жак Ампер отримав гарну освіту, володів стародавніми мовами, зібрав прекрасну бібліотеку, жваво цікавився ідеями просвітителів. Виховуючи дітей, він надихався педагогічними принципами Жан Жака Руссо. Його політичним ідеалом була конституційна монархія.
Революція застала Жан Жака Ампера на купленій незадовго до цього посаді королівського прокурора і королівського радника в Ліоні. Падіння Бастилії сім'я Амперів зустріла з ентузіазмом. Але незабаром на неї звалилася біда. Жан Жак дотримувався поміркованих поглядів і поплатився за це. У Ліоні почав лютувати одержимий містичними ідеями лютий якобінець, який зводив наклепи на ні в чому не винних людей і іменем революції разом зі своїми підручними обрушував на них кари. Ліонці повстали проти звірств якобінців, повстання було придушене і жирондисти Жан Жак Ампер (хоча його дії, фактично, були як раз продиктовані наміром врятувати ватажків-якобінців від люті натовпу) був гільйотинований 24 листопада 1793 року. Це була страшна трагедія для Андре Марі і всієї його сім'ї (до того ж сім’я нещодавно перенесла ще один удар - від туберкульозу померла Антуанетта, старша з сестер).
Можна сказати, що врятували Андре Марі, повернули його до життя книжки. Читати він почав приблизно з чотирьох років, в 14 років залпом прочитав всі 20 томів «Енциклопедії» Дені Дідро і Жана Лерон Д'Аламбера, а для того щоб читати праці Бернуллі і Ейлера, за кілька тижнів вивчив латинську мову. Читання взагалі було не тільки головним, а й єдиним джерелом його знань.
Інших вчителів у Ампера не було, він ніколи не ходив до школи, не здав за все своє життя жодного іспиту. Але він постійно і багато черпав із книжок. І Ампер не просто читав, він вивчав, творчо засвоюючи прочитане. Не випадково вже в 12-14 років він почав представляти математичні мемуари в Ліонську академію, писав наукові праці з ботаніки, винаходив нові конструкції повітряних зміїв, трудився над створенням нової міжнародної мови і навіть поєднував все це з творінням епічної поеми.
Перенесені душевні травми майже на два роки вибили Андре Марі з колії. Тільки до 20 років він знову знаходить тягу до книг та знань. Але Ампер як і раніше, на погляд багатьох навколишніх, веде себе дивно. Часто блукає на самоті, незграбний і неохайно одягнений, часом голосно і розмірено скандує латинські вірші або розмовляє сам із собою. До того ж, він дуже короткозорий (він дізнається про це тільки придбавши окуляри, що стало для нього знаменною подією!).
Напевно, одним з головних імпульсів, який повернув Ампера до активного життя, стала його зустріч з золотоволосою Катрін Каррон. Ампер закохався відразу і назавжди, але згоди на весілля вдалося домогтися тільки через три роки. Велику підтримку Амперу зробила Еліза, сестра Катрін, яка раніше за інших зрозуміла і оцінила його рідкісні душевні якості. У серпні 1800 р. народився син Ампера, якого на честь діда назвали Жан Жаком.
У Бурзі і Ліоні
Ще до одруження Андре Ампер почав викладати, даючи приватні уроки з математики. Тепер же йому вдалося виклопотати місце вчителя в Центральній школі м. Бурга. Пройшовши в лютому 1802 року співбесіду в Комісії, він був визнаний підготовленим для проведення занять. Обстановка в бурзьській школі була убогою і Ампер намагався хоча б трохи вдосконалити фізичний і хімічний кабінети, хоча грошей для цього ні в школи, ні, тим більше, у вчителя не було. Платня була дуже невеликою, а доводилося жити окремо від дружини і дитини, що залишилися в Ліоні. Хоча чим могла допомагала мати Ампера, йому доводилося шукати додаткового заробітку, даючи ще уроки в приватному пансіоні Дюпра та Олів'є.
Незважаючи на велике педагогічне навантаження, Ампер не залишає наукову роботу. Саме в цей час у вступній лекції в Центральній школі в 1802 року, а ще раніше - на засіданні Ліонської академії, у присутності Вольта, він вперше висловлює думку, що магнітні та електричні явища можуть бути пояснені, виходячи з єдиних принципів.
Не слабшають і його зусилля в галузі математики. Тут на перший план виходять дослідження з теорії ймовірностей. Вони були помічені в Академії наук, де, зокрема, на них звернув увагу П'єр Сімон Лаплас. Це стало підставою для визнання Ампера підходящим на посаду викладача в Ліонському ліцеї, який саме тоді відкривався. Його кандидатура була висунута Д'Аламбером. У квітні 1803 року декретом Консульства Ампер був призначений на бажане для нього місце викладача ліцею. Однак, Ампер залишався в Ліоні менше двох років.
Вже в середині жовтня 1804 року він був зарахований на посаду репетитора Політехнічної школи в Парижі і переїхав туди.
Перше десятиліття в Парижі
Переїзд до Парижа стався невдовзі після того, як Ампер овдовів. Втрата коханої дружини ввела його у відчай і релігійне сум'яття. Можливо, ще і через це Ампер, незважаючи на благання його матері, поспішив залишити Ліон, щоб почати в Парижі викладання в організованій десять років тому Політехнічній школі.
Почавши працювати репетитором, Ампер вже в 1807 році приступив до самостійних занять, а незабаром він став професором математичного аналізу. Незабаром у Політехнічній школі з'явився 24-річний Араго, з яким Ампер проводив згодом важливі спільні дослідження. Ставлення до Ампера колег, серед яких було чимало справді великих вчених, було цілком доброзичливим, його робота йшла успішно, але душевна рана, нанесена втратою дружини, була болісною. Намагаючись якось допомогти друзі Ампера познайомили його з сімейством, в якому була дочка «на виданні», 26-річна Жанна Франсуаза. Жертвою торгашеської жадібності і грубого егоїзму цієї жінки і всього її сімейства незабаром і став довірливий, простодушний і беззахисний у своїй наївності Ампер, якого через деякий час просто вигнали з дому, і йому довелося знайти тимчасовий притулок в Міністерстві внутрішніх справ.
Кількість професійних обов'язків Ампера тим часом зростала. Він призначається на посаду професора математичного аналізу та екзаменатора з механіки у першому відділенні Політехнічної школи, працює (до 1810 року) в Консультативному бюро мистецтв і ремесел і з осені 1808 року на посаді головного інспектора університету. Ця остання робота, взятися за яку Ампера змусили обмежені матеріальні обставини, вимагала постійних роз'їздів, забирала особливо багато часу і сил. Він віддав цій виснажливій роботі 28 років, і останнє відрядження закінчилося по дорозі в Марсель в 1836 р. його кончиною.
Перевантаження роботою і життєві негаразди не могли не позначитися на науковій продуктивності Ампера. Це особливо помітно на його дослідженнях в галузі математики, хоча за ним зберігалося почесне право відвідувати засідання Академії наук і представляти мемуари. У меншій мірі спад наукової активності торкнувся хімії, з видними представниками якої Ампер плідно спілкувався. Майже весь 1808 рік його захоплювали ідеї, які згодом стали відносити до області атомістики.
Але періодом різкого зльоту наукової активності, часом його головних досягнень виявилися роки після його обрання в 1814 році в Академію наук.
Після обрання в Академію
Андре Марі Ампер був вибраний в число членів Паризької Академії наук по секції геометрії 28 листопада 1814 року. Коло його наукових і педагогічних інтересів до того часу вже цілком визначилося і ніщо, здавалося б, не віщувало тут помітних змін. Але пора цих змін уже наближалася, наближалося друге десятиліття дев'ятнадцятого століття, час найголовніших наукових звершень Ампера. У 1820 Ампер дізнався про досліди, які незадовго до того проводив датський фізик Ганс Християн Ерстед. Він виявив, що струм, який протікає по дроті, впливає на розташовану біля дроту магнітну стрілку.
4 і 11 вересня Араго зробив у Парижі повідомлення про ці роботи Ерстеда і навіть повторив деякі з його експериментів. Великого інтересу у академіків це не викликало, але Ампера захопило повністю. Всупереч своїм звичаям, він виступив тут не лише як теоретик, але зайнявся в маленькій кімнатці своєї скромної квартири проведенням дослідів, для чого навіть власноруч виготовив столик; ця реліквія зберігається понині в Колеж де Франс. Він відклав всі інші справи і 18 та 25 вересня 1820 року зробив свої перші повідомлення про електромагнетизм. Фактично за ці два тижні Ампер прийшов до своїх найголовнішим наукових результатів. Вплив цих праць Ампера на багато галузей науки - від фізики атома і елементарних частинок до електротехніки і геофізики - неможливо переоцінити.
У 1785-88 рр.. Шарль Огюстен Кулон провів свої класичні експериментальні дослідження законів взаємодії електричних зарядів і магнітних полюсів. Ці досліди були в руслі тієї грандіозної наукової програми, яка була намічена працями самого Ньютона, маючи в якості великого зразка закон всесвітнього тяжіння, вивчати всі можливі типи наявних в природі сил.
Багатьом тоді здавалося, що між електрикою і магнетизмом - повний паралелізм: що є електричні, а є й магнітні заряди, і у світі електричних явищ є у всьому подібний до нього світ явищ магнітних. Відкриття Ерстеда багатьма тлумачилося тоді так, що під дією струму провід, яким цей струм протікає, намагнічується, а тому і діє на магнітну стрілку. Ампер висунув принципово нову, радикальну і навіть, на перший погляд, зухвалу ідею: ніяких магнітних зарядів в природі взагалі не існує, є тільки електричні заряди, і магнетизм виникає тільки через рух електричних зарядів, тобто через електричні струми.
Минуло майже двісті років з того моменту, коли Андре Марі Ампер виступив з цією гіпотезою і, здавалося б, пора розібратися, чи був він правий (і тоді назва «гіпотеза» робиться недоречною), чи від неї потрібно відмовитися. Перше враження: гіпотезі Ампера суперечить навіть сам факт існування постійних магнітів, адже ніяких струмів, відповідальних за виникнення магнетизму тут, начебто, немає! Ампер заперечує: магнетизм породжується величезним числом крихітних електричних атомних контурів струму (можна тільки дивуватися, що така глибока ідея могла з'явитися в ту пору, коли не тільки ще не знали нічого про будову атомів, але навіть ще не існувало і слова «електрон»!). Кожен такий контур виступає як «магнітний листок» - елементарний магнітний двухполюсник. Цим і пояснюється, чому магнітні заряди одного знаку - «магнітні монополі», на відміну від монополів електричних, в природі не зустрічаються.
Чому ж все-таки і понині «гіпотеза»? Адже вже не раз здавалося, що знайдено «магніти», в яких електричних зарядів немає. Ось, наприклад, нейтрон. У цієї частки нульовий електричний заряд, але є магнітний момент. Знову «момент», тобто знову магнітний двухполюсник, і його поява знову пояснюється в нинішній теорії елементарних частинок «мікроскопічними» струмами, тільки тепер вже не всередині атома, а всередині нейтрона. То чи можна впевнено стверджувати, що магнетизм завжди породжується рухом електричних зарядів? Гіпотеза Ампера в такому загостреному формулюванні приймається не всіма теоретиками. Більше того, деякі варіанти теорії говорять про те, що магнітні монополі («однополюсники») повинні виявлятися, але тільки при величезних, недосяжних для нас сьогодні енергіях.
Гіпотеза Ампера стала важливим принциповим кроком до утвердження ідеї про єдність природи. Але вона поставила перед дослідниками низку нових питань. У першу чергу, треба було дати повну і замкнуту теорію взаємодії струмів. Це завдання блискуче, діючи як теоретик і як експериментатор, вирішив сам Андре Марі Ампер. Щоб дізнатися, як взаємодіють струми в різних контурах, йому довелося сформулювати закони магнітної взаємодії окремих елементів струму («закон Ампера») і дії струмів на магніти («правило Ампера»). По суті, була створена нова наука про електрику і магнетизм, і навіть термін «електродинаміка» був введений одним з геніальних учених минулого, Андре Марі Ампером.
Видатний вчений
Французький учений Андре Марі Ампер в історії науки відомий, головним чином, як основоположник електродинаміки. Між тим він був універсальним вченим, який має заслуги і в галузі математики, хімії, біології і навіть в лінгвістиці та філософії. Це був блискучий розум, який вражав своїми енциклопедичними знаннями всіх ближніх людей.
Виняткові здібності Андре проявилися ще в ранньому віці. Він ніколи не ходив до школи, але читанню та арифметиці вивчився дуже швидко. Читав хлопчик все, що знаходив у батьківській бібліотеці. Вже в 14 років він прочитав всі двадцять вісім томів французької «Енциклопедії». Особливий інтерес Андре виявляв до фізико-математичних наук. Але саме в цій галузі батьківської бібліотеки явно не вистачало і Андре почав відвідувати бібліотеку Ліонського коледжу, щоб читати праці великих математиків.
Батьки запросили для Андре вчителя математики. Вже при першій зустрічі він зрозумів, з яким незвичайним учнем має справу. «Чи знаєш ти, як проводиться знаходження коренів?» - запитав він Андре. «Ні, - відповів хлопчик, - але зате я вмію інтегрувати!» Незабаром вчитель відмовився від уроків, так як його знань явно не вистачало для навчання такого учня.
Вивчення праць класиків математики і фізики було для юного Ампера творчим процесом. Він не тільки читав, а й критично сприймав прочитане. У нього виникали свої думки, свої оригінальні ідеї. Саме в цей період, у віці тринадцяти років, він представив у Ліонську академію свої перші роботи з математики.
Страта батька була важким ударом для Ампера та мала й інші наслідки. За вироком суду майже все майно сім'ї було конфісковано і її матеріальне становище різко погіршилося. Андре довелося думати про засоби для існування. Він вирішив переселитися до Ліона і давати приватні уроки математики до ти, поки не вдасться влаштуватися штатним викладачем в якийсь навчальний заклад.
Ампер мріяв перебудувати традиційне викладання курсу фізики. Замість цього - нудні викладачі-чиновники, убога лабораторія і бідний фізичний кабінет, повсякденні буденні турботи. Проте він багато працював, заповнюючи прогалини у своїх знаннях.
Практично до 1820 року основні інтереси вченого зосереджувалися на проблемах математики, механіки та хімії. Питаннями фізики в той час він займався дуже мало: відомі лише дві роботи цього періоду, присвячені оптиці і молекулярно-кінетичній теорії газів. Що стосується математики, то саме в цій області Ампер досяг результатів, які і дали підставу висунути його кандидатуру в Академію з математичного відділення.
Ампер завжди розглядав математику як потужний апарат для вирішення різноманітних прикладних задач фізики і техніки. Вже його перша опублікована математична робота, присвячена теорії ймовірностей носила, по суті, прикладний характер і називалася «Міркування про математичну теорію гри» (1802). Питання теорії ймовірностей цікавили його й надалі.
У дослідженні багатьох проблем фізики і механіки велике значення мають так звані диференційні рівняння в часткових похідних. Вирішення таких рівнянь пов'язане зі значними математичними труднощами, над подоланням яких працювали найбільші математики. Свій внесок у математичну фізику, як називають цей розділ науки, вніс і Ампер. Тільки в одному 1814 році він виконав кілька робіт, що отримали високу оцінку відомих французьких математиків, зокрема Далласа, Лагранжа і Пуассона.
Не залишає він і занять хімією. До його досягненням у галузі хімії слід віднести відкриття, незалежно від Амедео Авогадро, закону рівності молярних об'ємів різних газів. Його по праву варто називати законом Авогадро-Ампера. Вчений зробив також першу спробу класифікації хімічних елементів на основі зіставлення їх властивостей.
З 1820 по 1826 рік Ампер публікує ряд теоретичних і експериментальних робіт з електродинаміки і майже на кожному засіданні фізичного відділення Академії виступає з доповіддю на цю тему. У 1826 році виходить з друку його підсумкова класична праця «Теорія електродинамічних явищ, виведена виключно з досвіду». Робота над цією книгою проходила в дуже важких умовах.
Слава Ампера швидко зростала, особливо приємно вчені відгукувалися про його експериментальні роботи з електромагнетизму. Його відвідували знамениті фізики, він отримав ряд запрошень з інших країн виступити з доповідями про свої роботи. Але його здоров'я було підірване, нестійким було і матеріальне становище. Його гнітила робота в Політехнічній школі і інспекторські обов'язки. Він як і раніше мріяв читати курс фізики, а не математики, і читати нетрадиційно, включивши в курс новий розділ - електродинаміку, творцем якої був він сам. Найбільш підходящим місцем для цього був один з найстаріших навчальних закладів Франції - Колеж де Франс. Після багатьох неприємностей і інтриг в 1824 році Ампер був обраний на посаду професора Колеж де Франс. Йому надали кафедру загальної та експериментальної фізики.
Останні роки життя Ампера були затьмарені багатьма сімейними та службовими неприємностями, які важко відбивалися на його і без того слабкому здоров'ї. Зовнішні ознаки успіху не принесли матеріального благополуччя. Він як і раніше був змушений приділяти багато часу читанню лекцій на шкоду своїм науковим заняттям. Але науку він не залишав.
У 1835 році Ампер опублікував роботу, в якій довів подібність між світловим і тепловим випромінюваннями і показав, що всі випромінювання при поглинанні перетворюються на тепло. До цього ж часу відноситься захоплення Ампера геологією і біологією. Він взяв активну участь у наукових суперечках між знаменитими вченими Кюв'є і Сент-Іллером, попередниками еволюційної теорії Чарльза Дарвіна, і опублікував дві біологічні роботи, в яких виклав свою точку зору на процес еволюції. На одному з диспутів противники ідеї еволюції живої природи запитали Ампера, чи дійсно він вважає, що людина походить від равлика. На це Ампер відповів: «Я переконався в тому, що людина виникла за законом, спільним для всіх тварин».
Іншим захопленням Ампера була класифікація наук. Ця важлива в методологічному і загальнонауковому плані проблема цікавила Ампера давно, ще з часу його роботи в Бурк-ан-Брес. Він розробив свою систему класифікації наук, яку мав намір викласти у двотомному творі. У 1834 році вийшов перший том «Досліди філософії наук або аналітичний виклад природної класифікації всіх людських знань». Другий том був виданий сином Ампера вже після його смерті.
Ампер був великим майстром винаходити нові наукові терміни. Саме він ввів в ужиток вчених такі слова, як «електростатика», «електродинаміка», «соленоїд». Ампер висловив думку про те, що в майбутньому, ймовірно, виникне нова наука про загальні закономірності процесів управління. Він запропонував іменувати її «кібернетикою». Передбачення Ампера справдилося.
Ампер помер від запалення легенів 10 липня 1836 року в Марселі під час інспекційної поїздки. Там же він і був похований.
За матеріалами: aib.ru.
Читайте також:
