Андре-Мари Ампер

Андре-Мари Ампер — французский физик, математик и естествоиспытатель, один из основоположников классической электродинамики. Ввёл в научный обиход понятия «электрический ток» и «напряжение», сформулировал закон взаимодействия электрических токов (закон Ампера), а также разработал первую теорию магнетизма, основанную на представлении о молекулярных токах. Его именем названа единица измерения силы электрического тока — ампер.

Биография

Ранние годы и образование

Андре-Мари Ампер родился 20 января 1775 года в Лионе в семье зажиточного торговца шёлком Жан-Жака Ампера. Отец был сторонником идей Жан-Жака Руссо и уделял большое внимание домашнему образованию сына. Мальчик рано проявил исключительные способности к математике: уже в 13 лет он самостоятельно освоил основы дифференциального исчисления, а в 14 лет представил в Лионскую академию свою первую научную работу по математике. Однако из-за Французской революции систематическое образование он получил лишь частично: в 1789 году отец был гильотинирован, что нанесло юному Амперу глубокую психологическую травму.

Научная и преподавательская карьера

В 1802 году Ампер опубликовал работу «Соображения о математической теории игры», которая привлекла внимание математика Жана-Батиста Жозефа Фурье. Благодаря этому он получил место преподавателя физики и химии в Центральной школе департамента Эн в Бурк-ан-Бресе. В 1804 году переехал в Париж, где стал репетитором в Политехнической школе, а в 1809 году — профессором математики и механики в той же школе. Позднее он также занимал кафедру физики в Коллеж де Франс (с 1824 года) и был избран членом Парижской академии наук (1814).

Личная жизнь

Ампер был женат дважды. Первый брак с Жюли Карон (1799) был счастливым, но омрачённым финансовыми трудностями и смертью жены в 1803 году. Второй брак с Жанной-Франсуазой Пото (1806) оказался неудачным и закончился разводом. Учёный отличался рассеянностью и эксцентричностью: известны многочисленные анекдоты о том, как он, погружённый в размышления, забывал о бытовых делах. Умер Андре-Мари Ампер 10 июня 1836 года в Марселе от воспаления лёгких.

Вклад в науку

Электродинамика

Основные научные достижения Ампера относятся к области электромагнетизма. В 1820 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед обнаружил, что электрический ток создаёт магнитное поле. Ампер немедленно приступил к систематическому изучению этого явления. В течение нескольких недель он провёл серию экспериментов, результаты которых изложил в докладах Парижской академии наук.

Ключевые открытия Ампера в электродинамике:

• Закон Ампера: сила взаимодействия двух параллельных проводников с током пропорциональна произведению сил токов и длине проводников и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Этот закон стал основой для расчёта электромагнитных сил.
• Правило буравчика (правило Ампера): определяет направление магнитного поля, создаваемого электрическим током. Если направление тока совпадает с направлением движения буравчика, то направление магнитного поля совпадает с направлением вращения его рукоятки.
• Теория магнетизма: Ампер первым высказал гипотезу о том, что магнетизм веществ обусловлен круговыми молекулярными токами (электрическими токами, циркулирующими внутри атомов и молекул). Эта идея на столетие опередила своё время и получила подтверждение лишь в XX веке с развитием квантовой теории.
• Соленоид и электромагнит: Ампер показал, что катушка с током (соленоид) ведёт себя как постоянный магнит, и предложил использовать её для создания сильных магнитных полей. Он также ввёл термин «электромагнит».

Математика и другие области

Помимо электродинамики, Ампер внёс вклад в несколько разделов математики:

• Теория вероятностей: в 1802 году опубликовал работу «Соображения о математической теории игры», в которой заложил основы теории игр.
• Дифференциальные уравнения: изучал уравнения в частных производных, в частности, уравнение, описывающее колебания струны.
• Вариационное исчисление: разработал метод решения задач на экстремум функционалов.

В химии Ампер совместно с Амедео Авогадро сформулировал гипотезу о том, что молекулы простых газов (водорода, кислорода, азота) состоят из двух атомов (закон Авогадро — Ампера). Он также классифицировал химические элементы по их атомным весам, предвосхитив периодическую систему.

Основные труды

Наиболее значительное произведение Ампера — «Сводка математической теории электродинамических явлений, выведенная из опыта» (1827). В этой книге он впервые систематически изложил основы электродинамики, ввёл термины «электрический ток», «напряжение», «электродвижущая сила» и описал математический аппарат для расчёта электромагнитных взаимодействий. Другие важные работы:

• «Опыт теории электродинамических явлений» (1822);
• «Курс математического анализа» (1826);
• «Философские очерки» (1834).

Память

Имя Ампера увековечено в науке и технике:

• Единица измерения силы тока — ампер (А) — входит в Международную систему единиц (СИ) с 1881 года.
• Закон Ампера — один из фундаментальных законов электромагнетизма.
• Кратер Ампер на Луне (диаметр 30 км).
• Премия имени Ампера (Французская академия наук) — присуждается за выдающиеся достижения в области физики.
• Памятники в Лионе и Париже; имя учёного носят улицы, школы и научные институты во Франции и других странах.

Критика и ограничения

Несмотря на огромный вклад, некоторые идеи Ампера оказались ошибочными. В частности, его теория магнетизма, основанная на молекулярных токах, хотя и была верна по духу, не могла быть подтверждена экспериментально в XIX веке. Кроме того, Ампер долгое время отвергал волновую теорию света, придерживаясь корпускулярной модели Ньютона. Его математические работы, хотя и были новаторскими, не всегда отличались строгостью, что отмечали современники (например, Огюстен Луи Коши).

Источники

• Ампер, Андре-Мари // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Храмов Ю. А. Ампер Андре Мари // Физики : Биографический справочник. — М.: Наука, 1983.
• Кудрявцев П. С. Курс истории физики. — М.: Просвещение, 1982.
• Голин Г. М., Филонович С. Р. Классики физической науки. — М.: Высшая школа, 1989.