Биография → Биографии на букву А → Биография Андре-Мари Ампера

Биография Андре-Мари Ампера

Андре-Мари Ампер (20 января 1775  - 10 июня 1836) — знаменитый французский физик, математик и естествоиспытатель, член Парижской Академии наук (1814). Член многих академий наук, в частности иностранный. Почетный иностранный член Петербургской академии наук (1830), один из основоположников электродинамики. Выдающийся ученый в честь которого названа одна из основных электрических величин — единица силы тока — ампер. Автор самого термина «электродинамика» как наименования учения об электричестве и магнетизме, один из основоположников этого учения.

Основные труды Ампера в области электродинамики. Автор первой теории магнетизма. Предложил правило для определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку (правило Ампера).

Ампер провел ряд экспериментов по исследованию взаимодействия между электрическим током и магнитом, для которых сконструировал большое количество приборов. Обнаружил действие магнитного поля Земли на движущиеся проводники с током.

Открыл (1820) механическое взаимодействие токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера). Строил все магнитные взаимодействия к взаимодействию скрытых в телах круговых молекулярных электрических токов, эквивалентных плоским магнитам (теорема Ампера). Утверждал, что большой магнит состоит из огромного количества элементарных плоских магнитов. Последовательно доказывал чисто токовую природу магнетизма.

Андре Мари Ампер открыл (1822) магнитный эффект катушки с током (соленоида). Высказал идею об эквивалентности соленоида с током и постоянного магнита. Предложил помещать металлический сердечник из мягкого железа для усиления магнитного поля. Высказал идею использования электромагнитных явлений для передачи информации (1820). Ампер изобрел коммутатор, электромагнитный телеграф (1829). Сформулировал понятие «кинематика». Проводил также исследования по философии и ботанике.

Детство и юность Андре Мари Ампера

Предки Андре Мари Ампера были ремесленниками, жившими в окрестностях Лиона. Их профессиональный и культурный уровень быстро возрастал от поколения к поколению, и прадед ученого, Жан Жозеф был не только опытным каменотесом, но и выполнял сложные строительные и реставрационные работы, а его сын Франсуа уже стал типичным просвещенным городским буржуа, представителем довольно зажиточного третьего сословия, и женился дворянкой. Отец Андре Мари, Жан Жак Ампер получил хорошее образование, владел древними языками, собрал великолепную библиотеку, живо интересовался идеями просветителей. Воспитывая детей, он вдохновлялся педагогическими принципами Жан Жака Руссо. Его политическим идеалом была конституционная монархия.

Революция застала Жан Жака Ампера на купленной незадолго до этого должности королевского прокурора и королевского советника в Лионе. Падение Бастилии семья Ампер встретила с энтузиазмом. Но вскоре на нее обрушилась беда. Жан Жак придерживался умеренных взглядов и поплатился за это. В Лионе начал свирепствовать одержимый мистическими идеями февраля доминиканец, который клеветал на ни в чем не повинных людей и именем революции вместе со своими подручными обрушивал на них кары. Лионцы восстали против зверств якобинцев, восстание было подавлено и жирондисты Жан Жак Ампер (хотя его действия, фактически, были как раз продиктованы намерением спасти вожаков-якобинцев от ярости толпы) был гильотинирован 24 ноября 1793. Это была страшная трагедия для Андре Мари и всей его семьи (к тому же семья недавно перенесла еще один удар — от туберкулеза умерла Антуанетта, старшая из сестер).

Можно сказать, что спасли Андре Мари, вернули его к жизни книги. Читать он начал примерно с четырех лет, в 14 лет залпом прочитал все 20 томов «Энциклопедии» Дени Дидро и Жана Лерон Д’Аламбера, а для того чтобы читать труды Бернулли и Эйлера, за несколько недель изучил латинский язык. Чтение вообще было не только главным, но и единственным источником его знаний.
Других учителей в Ампера не было, он никогда не ходил в школу, не сдал за всю свою жизнь ни экзамена. Но он постоянно и много черпал из книг. И Ампер не просто читал, он изучал, творчески усваивая прочитанное. Не случайно уже в 12-14 лет он начал представлять математические мемуары в Лионскую академию, писал научные труды по ботанике, изобретал новые конструкции воздушных змеев, трудился над созданием новой международной языка и даже совмещал все это с творением эпической поэмы.

Перенесенные душевные травмы почти на два года выбили Андре Мари из колеи. Только к 20 годам он вновь обретает тягу к книгам и знаниям. Но Ампер прежнему на взгляд многих окружающих, ведет себя странно. Часто бродит в одиночестве, неуклюжий и неряшливо одетый, порой громко и размеренно скандирует латинские стихи или разговаривает сам с собой. К тому же, он очень близорук (он узнает об этом только приобретя очки, что стало для него знаменательным событием!).

Наверное, одним из главных импульсов, который вернул Ампера к активной жизни, стала его встреча с золотоволосой Катрин Каррон. Ампер влюбился сразу и навсегда, но согласия на свадьбу удалось добиться только через три года. Большую поддержку Амперу сделала Элиза, сестра Катрин, раньше других поняла и оценила его редкие душевные качества. В августе 1800 родился сын Ампера, которого в честь деда назвали Жан Жаком.

История из жизни Ампера

Физик Андре Ампер был очень рассеянным человеком. Однажды он был в гостях. Начался сильный дождь, и хозяин предложил Амперу остаться ночевать и тот согласился. Через несколько минут хозяин решил посмотреть, как устроился его гость, всё ли в порядке. Он постучал в дверь, ответа не было. Заглянул в комнату — она была пуста. И вдруг раздался звонок. Хозяин открыл дверь и увидел промокшего и растрепанного Ампера.

— Куда же вы ходили?
— Домой, за пижамой, — ответил физик.

В Бурге и Лионе

Еще до женитьбы Андре Ампер начал преподавать, давая частные уроки по математике. Теперь же ему удалось выхлопотать место учителя в Центральной школе г. Бурга. Пройдя в феврале 1802 собеседование в Комиссии, он был признан подготовленным для проведения занятий. Обстановка в бурзьський школе была убогой и Ампер пытался хотя бы немного усовершенствовать физический и химический кабинеты, хотя денег для этого ни в школу, ни, тем более, у учителя не было. Плата была очень небольшой, а приходилось жить отдельно от жены и ребенка, оставшихся в Лионе. Хотя чем могла помогала мать Ампера, ему приходилось искать дополнительного заработка, давая еще уроки в частном пансионе Дюпра и Оливье.

Несмотря на большое педагогическую нагрузку, Ампер не оставляет научную работу. Именно в это время во вступительной лекции в Центральной школе в 1802 года, а еще раньше — на заседании Лионской академии, в присутствии Вольта, он впервые высказывает мысль, что магнитные и электрические явления могут быть объяснены, исходя из единых принципов.

Не ослабевает и его усилия в области математики. Здесь на первый план выходят исследования по теории вероятностей. Они были замечены в Академии наук, где, в частности, на них обратил внимание Пьер Симон Лаплас. Это стало основанием для признания Ампера подходящим на должность преподавателя в Лионском лицее, который только открывался. Его кандидатура была выдвинута Д’Аламбером. В апреле 1803 декретом Консульства Ампер был назначен на желанное для него место преподавателя лицея. Однако, Ампер оставался в Лионе меньше двух лет.

Уже в середине октября 1804 он был зачислен на должность репетитора Политехнической школы в Париже и переехал туда.

Первое десятилетие в Париже

Переезд в Париж произошел вскоре после того, как Ампер овдовел. Потеря любимой жены повергла его в отчаяние и религиозное смятение. Возможно, еще и поэтому Ампер, несмотря на мольбы его матери, поспешил оставить Лион, чтобы начать в Париже преподавание в организованной десять лет назад Политехнической школе.

Начав работать репетитором, Ампер уже в 1807 году приступил к самостоятельным занятиям, а вскоре он стал профессором математического анализа. Вскоре в Политехнической школе появился 24-летний Араго, с которым Ампер проводил впоследствии важные совместные исследования. Отношение к Ампера коллег, среди которых было немало действительно крупных ученых, было вполне доброжелательным, его работа шла успешно, но душевная рана, нанесенная потерей жены, была мучительной. Пытаясь как-то помочь друзья Ампера познакомили его с семейством, в котором была дочь «на выданье», 26-летняя Жанна Франсуаза. Жертвой торгашеской алчности и грубого эгоизма этой женщины и всего ее семейства вскоре и стал доверчивый, простодушный и беззащитный в своей наивности Ампер, которого через некоторое время попросту выгнали из дома, и ему пришлось найти временное пристанище в Министерстве внутренних дел.

Количество профессиональных обязанностей Ампера тем временем росла. Он назначается на должность профессора математического анализа и экзаменатора по механике в первом отделении Политехнической школы, работает (до 1810 года) в Консультативном бюро искусств и ремесел и с осени 1808 на должности главного инспектора университета. Эта последняя работа, взяться за которую Ампера вынудили стесненные материальные обстоятельства, требовала постоянных разъездов, отнимала особенно много времени и сил. Он отдал этой изнурительной работе 28 лет, и последняя командировка закончилась по дороге в Марсель в 1836 г. его кончиной.

Перегрузка работой и житейские невзгоды не могли не сказаться на научной продуктивности Ампера. Это особенно заметно на его исследованиях в области математики, хотя за ним сохранялось почетное право посещать заседания Академии наук и представлять мемуары. В меньшей степени спад научной активности коснулся химии, с видными представителями которой Ампер плодотворно общался. Почти весь 1808 его увлекали идеи, которые впоследствии стали относить к области атомистики.

Но периодом резкого взлета научной активности, временем его главных достижений оказались годы после его избрания в 1814 году в Академию наук.

После избрания в Академию

Андре Мари Ампер был избран в число членов Парижской Академии наук по секции геометрии 28 ноября 1814. Круг его научных и педагогических интересов к тому времени уже вполне определилось и ничто, казалось бы, не предвещало здесь заметных изменений. Но пора этих изменений уже приближалась, близилось второе десятилетие девятнадцатого века, время главных научных свершений Ампера. В 1820 Ампер узнал об опытах, которые незадолго до того проводил датский физик Ганс Христиан Эрстед. Он обнаружил, что ток, протекающий по проводу, влияет на расположенную возле провода магнитную стрелку.

4 и 11 сентября Араго сделал в Париже сообщение об этих работах Эрстеда и даже повторил некоторые из его экспериментов. Большого интереса у академиков это не вызвало, но Ампера захватило полностью. Вопреки своему обыкновению, он выступил здесь не только как теоретик, но занялся в маленькой комнатке своей скромной квартиры проведением опытов, для чего даже собственноручно изготовил столик; эта реликвия хранится поныне в Коллеж де Франс. Он отложил все другие дела и 18 и 25 сентября 1820 сделал свои первые сообщения о электромагнетизм. Фактически за эти две недели Ампер пришел к своим главным научных результатов. Влияние этих работ Ампера на многие отрасли науки — от физики атома и элементарных частиц до электротехники и геофизики — невозможно переоценить.

В 1785-88 гг. Шарль Огюстен Кулон провел свои классические экспериментальные исследования законов взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов. Эти опыты были в русле той грандиозной научной программы, которая была намечена трудами самого Ньютона, имея в качестве великого образца закон всемирного тяготения, изучать все возможные типы имеющихся в природе сил.

Многим тогда казалось, что между электричеством и магнетизмом — полный параллелизм: что есть электрические, а есть и магнитные заряды, и в мире электрических явлений есть во всем подобный ему мир явлений магнитных. Открытие Эрстеда многими толковалось тогда так, что под действием тока провод, которым этот ток протекает, намагничивается, а потому и действует на магнитную стрелку. Ампер выдвинул принципиально новую, радикальную и даже, на первый взгляд, дерзкую идею: никаких магнитных зарядов в природе вообще не существует, есть только электрические заряды, и магнетизм возникает только из-за движения электрических зарядов, через электрические токи.

Прошло почти двести лет с того момента, когда Андре Мари Ампер выступил с этой гипотезой и, казалось бы, пора разобраться, он прав (и тогда название «гипотеза» делается неуместным), или от нее нужно отказаться. Первое впечатление: гипотезе Ампера противоречит даже сам факт существования постоянных магнитов, ведь никаких токов, ответственных за возникновение магнетизма здесь, вроде, нет! Ампер возражает: магнетизм порождается огромным числом крошечных электрических атомных контуров тока (можно только удивляться, что такая глубокая идея могла появиться в ту пору, когда не только не знали ничего о строении атомов, но даже еще не существовало и слова «электрон» !). Каждый такой контур выступает как «магнитный листок» — элементарный магнитный двухполюсник. Этим и объясняется, почему магнитные заряды одного знака — «магнитные монополи», в отличие от монополей электрических, в природе не встречаются.

Почему же все-таки и поныне «гипотеза»? Ведь уже не раз казалось, что найдено «магниты», в которых электрических зарядов нет. Вот, например, нейтрон. В этой части нулевой электрический заряд, но есть магнитный момент. Опять «момент», то есть опять магнитный двухполюсник, и его появление вновь объясняется в нынешней теории элементарных частиц «микроскопическими» токами, только теперь уже не внутри атома, а внутри нейтрона. Так можно уверенно утверждать, что магнетизм всегда порождается движением электрических зарядов? Гипотеза Ампера в таком заостренном формулировке принимается не всеми теоретиками. Более того, некоторые варианты теории говорят о том, что магнитные монополи («однополюсникы») должны проявляться, но только при больших, недоступных для нас сегодня энергиях.

Гипотеза Ампера явилась важным принципиальным шагом к утверждению идеи о единстве природы. Но она поставила перед исследователями ряд новых вопросов. В первую очередь, нужно было дать полную и замкнутую теорию взаимодействия токов. Эту задачу блестяще, действуя как теоретик и как экспериментатор, решил сам Андре Мари Ампер. Чтобы узнать, как взаимодействуют токи в различных контурах, ему пришлось сформулировать законы магнитного взаимодействия отдельных элементов тока («закон Ампера») и действия токов на магниты («правило Ампера»). По сути, была создана новая наука об электричестве и магнетизме, и даже термин «электродинамика» был введен одним из гениальных ученых прошлого, Андре Мари Ампера.

Выдающийся ученый

Французский ученый Андре Мари Ампер в истории науки известен, главным образом, как основоположник электродинамики. Между тем он был универсальным ученым, имеет заслуги и в области математики, химии, биологии и даже в лингвистике и философии. Это был блестящий ум, поражавший своими энциклопедическими знаниями всех ближних людей.

Исключительные способности Андре проявились еще в раннем возрасте. Он никогда не ходил в школу, но чтению и арифметике выучился очень быстро. Читал мальчик все, что находил в отцовской библиотеке. Уже в 14 лет он прочитал все двадцать восемь томов французской «Энциклопедии». Особый интерес Андре проявлял к физико-математических наук. Но именно в этой области отцовской библиотеки явно не хватало и Андре начал посещать библиотеку Лионского колледжа, чтобы читать труды великих математиков.

Родители пригласили для Андре учителя математики. Уже при первой встрече он понял, с каким необыкновенным учеником имеет дело. «Знаешь ли ты, как производится нахождения корней» — спросил он Андре. «Нет, — ответил мальчик, — но зато я умею интегрировать!» Вскоре учитель отказался от уроков, так как его знаний явно не хватало для обучения такого ученика.

Изучение трудов классиков математики и физики было для юного Ампера творческим процессом. Он не только читал, но и критически воспринимал прочитанное. У него возникали свои мысли, свои оригинальные идеи. Именно в этот период, в возрасте тринадцати лет, он представил в Лионскую академию свои первые работы по математике.

Казнь отца была тяжелым ударом для Ампера и имела и другие последствия. По приговору суда почти все имущество семьи было конфисковано и ее материальное положение резко ухудшилось. Андре пришлось думать о средствах к существованию. Он решил переселиться в Лион и давать частные уроки математики до ты, пока не удастся устроиться штатным преподавателем в какое-то учебное заведение.

Ампер мечтал перестроить традиционное преподавание курса физики. Вместо этого — нудные преподаватели-чиновники, убогая лаборатория и бедный физический кабинет, повседневные будничные заботы. Однако он много работал, восполняя пробелы в своих знаниях.

Практически до 1820 года основные интересы ученого сосредоточивались на проблемах математики, механики и химии. Вопросами физики в то время он занимался очень мало: известны лишь две работы этого периода, посвященные оптике и молекулярно-кинетической теории газов. Что касается математики, то именно в этой области Ампер достиг результатов, которые и дали основание выдвинуть его кандидатуру в Академию по математическому отделению.

Ампер всегда рассматривал математику как мощный аппарат для решения разнообразных прикладных задач физики и техники. Уже его первая опубликованная математическая работа, посвященная теории вероятностей носила, по сути, прикладной характер и называлась «Рассуждение о математической теории игры» (1802). Вопросы теории вероятностей интересовали его и в дальнейшем.

В исследовании многих проблем физики и механики большое значение имеют так называемые дифференциальные уравнения в частных производных. Решение таких уравнений связано со значительными математическими трудностями, над преодолением которых работали крупнейшие математики. Свой вклад в математическую физику, как называют этот раздел науки, внес и Ампер. Только в одном 1814 году он выполнил несколько работ, получивших высокую оценку известных французских математиков, в частности Далласа, Лагранжа и Пуассона.

Не оставляет он и занятий химией. К его достижениям в области химии следует отнести открытие, независимо от Амедео Авогадро, закона равенства молярных объемов различных газов. Его по праву следует называть законом Авогадро-Ампера. Ученый сделал также первую попытку классификации химических элементов на основе сопоставления их параметров.

С 1820 по 1826 Ампер публикует ряд теоретических и экспериментальных работ по электродинамике и почти на каждом заседании физического отделения Академии выступает с докладом на эту тему. В 1826 году выходит из печати его итоговый классический труд «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта». Работа над данной книгой проходила в очень тяжелых условиях.

Слава Ампера быстро росла, особенно приятно ученые откликались о его экспериментальные работы по электромагнетизма. Его посещали знаменитые физики, он получил ряд приглашений из других стран выступить с докладами о своих работах. Но его здоровье было подорвано, неустойчивым было и материальное положение. Его угнетала работа в Политехнической школе и инспекторские обязанности. Он по-прежнему мечтал читать курс физики, а не математики, и читать нетрадиционно, включив в курс новый раздел — электродинамику, творцом которой был он сам. Наиболее подходящим местом для этого был один из старейших учебных заведений Франции — Коллеж де Франс. После многих неприятностей и интриг в 1824 году Ампер был избран на должность профессора Коллеж де Франс. Ему предоставили кафедру общей и экспериментальной физики.

Последние годы жизни Ампера были омрачены многими семейными и служебными неприятностями, которые трудно отражались на его и без того слабом здоровье. Внешние признаки успеха не принесли материального благополучия. Он по-прежнему был вынужден уделять много времени чтению лекций в ущерб своим научным занятиям. Но науку он не оставлял.

В 1835 году Ампер опубликовал работу, в которой доказал сходство между световым и тепловым излучениями и показал, что все излучения при поглощении превращаются в тепло. К этому же времени относится увлечение Ампера геологией и биологией. Он принял активное участие в научных спорах между знаменитыми учеными Кювье и Сент-Иллером, предшественниками эволюционной теории Чарльза Дарвина, и опубликовал две биологические работы, в которых изложил свою точку зрения на процесс эволюции. На одном из диспутов противники идеи эволюции живой природы спросили Ампера, действительно ли он считает, что человек произошел от улитки. На это Ампер ответил: «Я убедился в том, что человек возник по закону, общим для всех животных».

Другим увлечением Ампера была классификация наук. Эта важная в методологическом и общенаучном плане проблема интересовала Ампера давно, еще со времени его работы в Бурк-ан-Брес. Он разработал свою систему классификации наук, которую намеревался изложить в двухтомном сочинении. В 1834 году вышел первый том «Опыты философии наук или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний». Второй том был издан сыном Ампера уже после его смерти.

Ампер был большим мастером изобретать новые научные термины. Именно он ввел в обиход ученых такие слова, как «электростатика», «электродинамика», «соленоид». Ампер высказал мысль о том, что в будущем, вероятно, возникнет новая наука об общих закономерностях процессов управления. Он предложил именовать ее «кибернетикой». Предсказание Ампера оправдалось.

Ампер умер от воспаления легких 10 июля 1836 в Марселе во время инспекционной поездки. Там же он и был похоронен.

Основные труды Ампера в области электродинамики. Автор первой теории магнетизма. Предложил правило для определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку (правило Ампера).

Ампер провел ряд экспериментов по исследованию взаимодействия между электрическим током и магнитом, для которых сконструировал большое количество приборов. Обнаружил действие магнитного поля Земли на движущиеся проводники с током.

Открыл (1820) механическое взаимодействие токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера). Строил все магнитные взаимодействия к взаимодействию скрытых в телах круговых молекулярных электрических токов, эквивалентных плоским магнитам (теорема Ампера). Утверждал, что большой магнит состоит из огромного количества элементарных плоских магнитов. Последовательно доказывал чисто токовую природу магнетизма.

Андре Мари Ампер открыл (1822) магнитный эффект катушки с током (соленоида). Высказал идею об эквивалентности соленоида с током и постоянного магнита. Предложил помещать металлический сердечник из мягкого железа для усиления магнитного поля. Высказал идею использования электромагнитных явлений для передачи информации (1820). Ампер изобрел коммутатор, электромагнитный телеграф (1829). Сформулировал понятие «кинематика». Проводил также исследования по философии и ботанике.

Математика, механика и физика обязаны Амперу важными исследованиями, его электродинамическая теория принесла ему неугасимую славу. Его взгляд на единую первичную суть электричества и магнетизма, в чем он по сути сходился с датским физиком Эрстедом, прекрасно изложен им в «Recueil d’observations lectrodynamiques» (Париж, 1822), в «Precis de la theorie des phenomenes electrodynamiques» (Париж , 1824 г.) и в «Theorio des phenomenes electrodynamiques». Разносторонний талант Ампера не остался равнодушным и к химии, которая отводит ему одну из почетных страниц и считает его, совместно с Авогадро, автором важнейшего закона современной химии. В честь этого ученого единица силы электрического тока названа «Ампера», а измерительные приборы — «амперметрами». (Оствальд, «Klassiker der exacten Wissenschaften No.8». «Die Grundlagen der Molekulartbeorie», Abhandlungen v. A. Avogadro und Ampere, 1889). Кроме этого Амперу предстоит еще работа «Essais sur la philosophie des Sciences» (2 т., 1834-43, 2-е издание, 1857).

Это далеко неполный список выдающихся достижений этого гениального ученого.
Андре Мари Ампер родился 22 января 1775 в Лионе.

Научный вклад

• открыл закон взаимодействия электрических токов;
• предложил первую теорию магнетизма;
• труды по теории вероятностей;
• применения вариационного исчисления в механике.