Andre-Marie Ampère

2

Năm nay đánh dấu kỷ niệm 200 năm ngày sinh của nhà khoa học vĩ đại người Pháp André-Marie Ampère. Trong lịch sử khoa học, ông chủ yếu được biết đến là người sáng lập ra điện động lực học. Trong khi đó, ông là một nhà khoa học phổ quát, có thành tích trong các lĩnh vực toán học, hóa học, sinh học và thậm chí cả ngôn ngữ học và sinh lý học. Anh ấy là một giảng viên có tâm, đáng kinh ngạc với kiến ​​thức bách khoa của mình đối với tất cả những người thân thiết với anh ấy. Nhưng cái tên Ampe đã có chỗ đứng vững chắc nhất trong lịch sử vật lý, được phản ánh bằng những thuật ngữ như “ampe” - dùng để chỉ các đơn vị dòng điện, “định luật Ampe”, “lực Ampe”, v.v.

Bản thân Ampere là một bậc thầy vĩ đại trong việc phát minh ra các thuật ngữ khoa học mới. Chính ông là người đã đưa những từ như “tĩnh điện”, “điện động lực học”, “solenide” vào cuộc sống hàng ngày của các nhà khoa học. Cũng rất thú vị khi lưu ý rằng, trong khi giải quyết vấn đề quan trọng của việc học - vấn đề phân loại các ngành khoa học, Ampere bày tỏ ý tưởng rằng trong tương lai, người ta tin rằng, một ngành khoa học mới sẽ xuất hiện về các quy luật chung của các quá trình kiểm soát. Ông đề xuất chính xác điều này là “điều khiển học”.

Dự đoán của Ampere đã thành hiện thực. Hiện nay, một ngành khoa học như vậy đã tồn tại và mang tên ông đề xuất.

Andre-Marie Ampère truy nguyên tổ tiên của mình là những người thợ thủ công về ngôn ngữ. Cha của ông, Jean-Jacques Ampere, cùng với các anh trai của ông, buôn bán lụa ngôn ngữ. Ông nhận được một nền giáo dục tốt, thông thạo ngôn ngữ cổ và cố gắng theo kịp mọi thứ mà các nhà giáo dục vĩ đại người Pháp thế kỷ 18 đã dạy. Ông có một thư viện tuyệt vời gồm các tác phẩm của các triết gia, nhà văn và nhà khoa học nổi tiếng.

Ở tuổi 38, Jean-Jacques Ampère kết hôn với Jeanne Sarcet, con gái của một trong những thương gia ngôn ngữ lớn. André-Marie Ampère sinh ngày 22 tháng 1 năm 1775. Ông trải qua thời thơ ấu trong một ngôi nhà nhỏ tên là Polemier, được Jean-Jacques mua ở vùng lân cận Lyon.

Khả năng đặc biệt của Andre đã bộc lộ ngay từ khi còn nhỏ. Tôi học đọc và tranh luận rất nhanh. Anh ấy đọc mọi thứ anh ấy tìm thấy trong thư viện của cha mình. Những người viết tiểu sử của Ampère nói rằng niềm đam mê đọc sách của chàng trai trẻ Andre

3

giấu bố tôi chuyện đó. Một ngày nọ, khi bước vào văn phòng của mình, anh bắt đầu tò mò nhìn vào khối lượng đồ sộ của cuốn “Bách khoa toàn thư” nổi tiếng do Diderot và d’Alembert biên soạn. Cha anh ấy đã tìm thấy anh ấy làm việc này. “Anh đang đọc gì thế, Andre?” anh ấy hỏi. “Con đang đọc một bài báo về hiện tượng quang sai,” cậu bé trả lời, lúc đó mới 11 tuổi. “Nhưng bạn hiểu gì về điều này?” - ông bố hỏi lại. Và Andre, không một chút bối rối, đã giải thích cho anh ấy bản chất của hiện tượng phức tạp này.

Tin tưởng vào khả năng đặc biệt của con trai mình, cha anh đã cho anh quyền truy cập miễn phí vào thư viện của mình. Andre háo hức đọc bộ Bách khoa toàn thư, hết tập này đến tập khác, và những chân trời khoa học chưa được biết đến đã được tiết lộ cho anh. Việc đọc như vậy, mặc dù không có một hệ thống nhất định, nhưng không hề trôi qua mà không để lại dấu vết: chính trong thời kỳ này, chàng trai trẻ Andre đã thực sự quan tâm đến nhiều lĩnh vực khác nhau của con người. Anh ta chưa bao giờ đến trường hoặc hoàn thành khóa học cổ điển bắt buộc nhằm giới thiệu cho trẻ em những kiến ​​​​thức cơ bản về khoa học một cách có hệ thống. Thuở nhỏ anh đã biết rất nhiều. Nhưng kiến ​​thức này bị phân tán và có những vấn đề nghiêm trọng.

Andre tỏ ra đặc biệt quan tâm đến khoa học vật lý và toán học. Nhưng chính tại khu vực này mà thư viện của cha anh rõ ràng đang thiếu, và Andre bắt đầu đến thư viện của trường Cao đẳng Linon để đọc tác phẩm của các nhà toán học vĩ đại - Euler, Bernoulli, Lagrange. Tuy nhiên, nhiều tác phẩm trong số này được viết bằng tên người dùng mà anh không sở hữu. Ông phải mất vài tháng để học ngôn ngữ này và ông gần như tự mình học nó tốt đến mức có thể dễ dàng hiểu được các tác phẩm kinh điển của toán học và vật lý của thế kỷ 17-18.

Cha mẹ đã mời giáo viên dạy toán của Andre. Ngay trong lần gặp đầu tiên, anh đã nhận ra mình đang đối mặt với một học sinh phi thường như thế nào. “Bạn có biết rễ cây được chiết xuất như thế nào không?” - anh hỏi Andre. “Không,” cậu bé trả lời, “nhưng cháu có thể diễn giải nó một cách khéo léo!” Chẳng bao lâu sau, giáo viên đã bỏ bài học vì kiến ​​​​thức của ông rõ ràng là không đủ để dạy một học sinh như vậy.

Lịch sử khoa học biết những trường hợp tương tự khi các nhà khoa học vĩ đại không nhận được một nền giáo dục học đường có hệ thống vì lý do này hay lý do khác. Tuy nhiên, trí thông minh bẩm sinh, niềm đam mê kiến ​​thức và sự chăm chỉ đã làm được điều đó. Ví dụ, chúng ta có thể nhớ lại những người tự học nổi tiếng như Faraday và Edison.

Nghiên cứu các tác phẩm kinh điển của toán học và vật lý là một quá trình sáng tạo đối với chàng trai trẻ Ampere. Anh ấy không chỉ đọc mà còn cảm nhận một cách phê phán những gì mình đọc. Anh ấy có suy nghĩ riêng, ý tưởng ban đầu của riêng mình. Chính trong thời kỳ này, ở tuổi 13, ông đã gửi những tác phẩm đầu tiên về toán học cho Học viện Linone.

Năm 1789 đã đến. Cuộc cách mạng tư sản vĩ đại của Pháp bắt đầu. Ngày 14 tháng 7, Bastlia, biểu tượng quyền lực của hoàng gia Bourbon, bị bắt. Tin tức này nhanh chóng đến tai Lyon. Andre coi đó như một điều gì đó đã biết về một kỷ nguyên mới thực sự mà những người khai sáng đã mơ ước. thế kỉ XVIII. Tuy nhiên, những sự kiện cách mạng đã đóng một vai trò bi thảm trong cuộc đời của Ampere. Năm 1793, một cuộc nổi loạn nổ ra ở Lyon và nhanh chóng bị đàn áp. Jean-Jacques Ampère bị chặt đầu vì có thiện cảm với các nhà toán học. Andre đã rất đau khổ trước cái chết của cha mình; Anh ấy đã bỏ thói quen này từ lâu và gần như mất trí. Chỉ một năm sau, với khó khăn, anh mới lấy lại được sự bình yên trong tâm hồn và có thể quay trở lại việc học.

Việc hành quyết cha anh còn có những hậu quả khác. Sau phán quyết của tòa án, gần như toàn bộ tài sản của gia đình bị tịch thu và tình hình tài chính sa sút nghiêm trọng. Andre phải suy nghĩ về kế sinh nhai của mình. Đây-

4

anh quyết định chuyển đến Lyon và dạy một số bài học toán cho đến khi tìm được việc làm giáo viên ở một cơ sở giáo dục nào đó.

Giai đoạn này của cuộc đời Ampere đóng một vai trò lớn trong sự phát triển của ông với tư cách là một nhà khoa học. Tại Lyon, anh gặp những người trẻ ham học hỏi, những người yêu thích khoa học như anh và tranh luận với họ về các chủ đề khoa học góp phần rất lớn vào sự phát triển trí tuệ của anh. Andre đã làm việc rất nhiều với học sinh của mình và đọc rất nhiều. Ngày làm việc của anh bắt đầu lúc một giờ sáng - anh phải có thời gian để hoàn thành chương trình cộng đồng.

Năm 1799 Ampere kết hôn với Catherine Carron. Năm sau con trai của họ chào đời. Sự kiện vui vẻ này được Catherine công bố nhanh hơn. Chi phí sinh hoạt tăng đều đặn. Bất chấp mọi nỗ lực và tiết kiệm, số tiền kiếm được từ các buổi học riêng vẫn không đủ. Cuối cùng, vào năm 1802, Ampère được mời dạy vật lý và hóa học tại Trường Trung tâm của thị trấn cổ Bourg-en-Brés, cách Lyon 60 km. Kể từ thời điểm đó, các hoạt động giảng dạy thường xuyên của ông bắt đầu, kéo dài suốt cuộc đời ông.

Ampera mơ ước tái cấu trúc cách giảng dạy vật lý truyền thống. Thay vì trình bày những sự kiện và giả thuyết, lý thuyết và thí nghiệm khác nhau, ông muốn mở ra trước vụ Chatelaine một bức tranh vĩ đại về vũ trụ, nơi mọi thứ đều liên kết và liên kết với nhau. Nhưng đây chỉ là những giấc mơ. Những giáo viên-quan chức nhàm chán, một phòng thí nghiệm tồi tàn và một lớp học vật lý tồi tàn, những nỗi lo thường ngày - đây là thực tế mà anh tìm thấy ở Bourcan-Brés. Tuy nhiên, anh ấy đã làm việc chăm chỉ và lấp đầy những lỗ hổng kiến ​​​​thức của mình. Đồng thời, anh cũng có mong muốn được trở về Lyon cùng vợ và con trai. Và chẳng mấy chốc cô ấy biến mất.

Những thay đổi đang diễn ra trong giáo dục học đường. Ở nước Pháp hoàng gia cũ, hầu hết các cơ sở giáo dục đều nằm dưới sự lãnh đạo và ảnh hưởng của giới tăng lữ. Cách mạng Pháp đã quét sạch hệ thống này. Giáo dục phổ cập được tuyên bố, việc giảng dạy được giải phóng khỏi chủ nghĩa giáo điều của nhà thờ, và hệ thống giáo dục ba cấp được thiết lập: tiểu học, trung học và cao hơn. Ở mỗi bộ phận, những người được thành lập để cung cấp nền giáo dục trung học có thiên hướng thực tế. Vào ngày 04 tháng 4 năm 1803, Ampere được bổ nhiệm làm giáo viên toán học tại Lyons. Vui mừng, anh trở lại Lyon, nhưng ngay sau đó một đòn nặng nề giáng xuống Ampere - vợ anh qua đời.

Cuối năm 1804, Ampere rời Lyon và chuyển đến Paris, nơi ông đảm nhận vị trí giáo viên tại Trường Bách khoa nổi tiếng. Tổ chức trường trung học này được thành lập vào năm 1794 và nhanh chóng trở thành trường đô thị quốc gia của Pháp. Trường bài toán chính bao gồm đào tạo các chuyên gia kỹ thuật có trình độ học vấn cao với kiến ​​thức sâu về khoa học vật lý và toán học. Giáo viên cấp trung của trường cũng là những nhà khoa học nổi tiếng như Lagrange, Monge, Berthollet. Đúng là trong số các học sinh của Trường Bách khoa, chúng tôi gặp rất nhiều nhà khoa học và kỹ sư nổi tiếng, chẳng hạn như Fresnel, Gay-Lussac. Clapeyron, Poncelet, Arago, Dulong.

Ở Paris, Amperachevod tự odnokom. Anh hoàn toàn làm chủ được cuộc sống hạnh phúc ngắn ngủi của mình. Đây là chủ đề chính của những bức thư anh gửi cho gia đình và bạn bè. Trước đây anh ấy đã đề cập đến một người tức giận. Teler Những đặc điểm này trong tính cách của anh ấy càng trở nên đáng chú ý hơn. Sự mất cân bằng quá mức đã được thêm vào chúng. Tất cả những điều này đã ngăn cản anh ấy trình bày tốt tài liệu mà anh ấy thực sự nắm vững một cách hoàn hảo.

Một số sự kiện quan trọng trong cuộc đời Ampere vào thời điểm này

5

ma: năm 1806 ông kết hôn lần thứ hai, năm 1807 ông được bổ nhiệm làm giáo sư tại Trường Bách khoa, và năm 1808 ông được bổ nhiệm mới làm chánh thanh tra các trường đại học. Tất cả điều này đã cải thiện tình hình tài chính của anh ấy và mang lại sự thoải mái nhất định, nhưng không lâu. Cuộc hôn nhân thứ hai rất không thành công; Người vợ mới của ông, Zhenini Poto, hóa ra là một người nặng nề và hạn chế. Amperaril đã nỗ lực rất nhiều để bằng cách nào đó hòa giải với cô ấy nhân danh đứa con gái sinh ra từ cuộc hôn nhân này. Tuy nhiên, những nỗ lực này đều vô ích. Trên cơ sở này, những trải nghiệm mới đã được thêm vào - vào năm 1809, mẹ của Amperara qua đời, người mà ông đã cảm nhận được sự tận tâm và lòng tốt vô bờ bến trong suốt những năm qua. Những sự kiện đáng buồn này không thể không ảnh hưởng đến hoạt động khoa học của ông. Tuy nhiên, giữa năm 1809 và 1814 Amperara đã xuất bản một số tác phẩm có giá trị về lý thuyết chuỗi.

Chỉ có một sự kiện thú vị lần này đã an ủi Amperar. Năm 1813, nhà hóa học nổi tiếng người Anh Davy đến Pháp với mục đích khoa học cùng với trợ lý Faraday của ông. Một cuộc họp đã diễn ra giữa Davy và Amperar, tại đó chủ yếu thảo luận về các vấn đề hóa học. Amperar đã trình bày một số ý tưởng mới của mình với nhà khoa học nổi tiếng mà ông đã quan tâm và hiểu biết.

Thời kỳ hoàng kim trong hoạt động khoa học của Amperard bắt đầu từ năm 1814-1824 và chủ yếu gắn liền với Viện Hàn lâm Khoa học, trong số các thành viên mà ông được bầu vào ngày 28 tháng 11 năm 1814 vì những đóng góp của mình trong lĩnh vực toán học.

Những vấn đề khoa học nào khiến Amperar lo lắng vào thời điểm này? Hầu như cho đến năm 1820, mối quan tâm nghiên cứu chính của ông là các vấn đề toán học, cơ học và hóa học. Vào thời điểm này, ông đề cập rất ít đến các vấn đề vật lý: chỉ có hai công trình thuộc thời kỳ này được biết đến, những công trình nghiên cứu về quang học và lý thuyết động học phân tử của chất khí. Đối với toán học, chính trong lĩnh vực này, ông đã đạt được những kết quả giúp ông được ứng cử vào Học viện ở khoa toán.

Amperard luôn coi các nhà toán học như một bộ máy mạnh mẽ cho lời giải vật lý và công nghệ ứng dụng bài toán khác nhau. Tác phẩm toán học được xuất bản đầu tiên của ông, dành cho lý thuyết xác suất, về cơ bản có tính chất ứng dụng và được gọi là “Những thông điệp về lý thuyết toán học của trò chơi” (1802). Những câu hỏi về lý thuyết xác suất khiến ông quan tâm đến tương lai.

Trong nghiên cứu nhiều bài toán vật lý và cơ học, cái gọi là phương trình vi phân phần tùy ý có tầm quan trọng rất lớn. Lời giải những phương trình như vậy gắn liền với những khó khăn toán học đáng kể mà các nhà toán học vĩ đại nhất đã nỗ lực vượt qua. Amperard cũng có đóng góp của mình cho toán vật lý, tên gọi của nhánh khoa học này. Chỉ riêng năm 1814, ông đã hoàn thành một số nhà khoa học. Những thành tựu của ông trong lĩnh vực hóa học bao gồm việc phát hiện ra, độc lập với Avogadro, định luật bình đẳng về thể tích mol của các loại khí khác nhau, lẽ ra phải gọi đúng là định luật Avogadro-Amperard, cũng như nỗ lực đầu tiên để phân loại các nguyên tố hóa học dựa trên sự so sánh các tính chất của chúng. Nhưng không phải những nghiên cứu thú vị này, cũng không phải các công trình toán học của ông đã làm nên tên tuổi của Amperard. Là một tác giả kinh điển về khoa học, một nhà khoa học nổi tiếng thế giới, ông trở nên biết ơn vì nghiên cứu của mình trong lĩnh vực khoa học điện tử.

6

Vào đầu thế kỷ 19, các hiện tượng điện và từ phần lớn vẫn còn bí ẩn; bản chất của họ không rõ ràng. Các nhà khoa học chỉ quen thuộc với tính chất của điện tích tĩnh và nam châm vĩnh cửu. Tất cả các hiện tượng điện và từ được phát hiện trong thí nghiệm đều được giải thích là kết quả của hoạt động của các chất lỏng điện và từ đặc biệt (“chất lỏng”). Vì vậy, chẳng hạn, nhà hàn lâm Epinus ở St. Petersburg trong tác phẩm “Olt về lý thuyết điện và từ tính” xuất bản năm 1759, đã viết:

“Có một chất lỏng tạo ra mọi hiện tượng từ tính, có thể gọi là từ tính. Chất lỏng này cực kỳ mỏng và có thể xuyên qua bất kỳ chiếc lông vũ nào trong cơ thể; các hạt của nó, giống như các hạt của chất lỏng điện, đẩy nhau. Chất lỏng này, trong hầu hết các vật thể khác được tìm thấy trên thế giới, không gây ra bất kỳ phản ứng nào, nó không bị anh ta hút cũng không đẩy. Tuy nhiên, có một số vật thể nhất định, các bộ phận của chúng tiếp nhận từ tính/vật chất và được chấp nhận; cơ thể có đặc tính này là sắt đầu tiên, sau đó là tất cả các vật thể được gọi là tuyến…”

Đặc tính định lượng duy nhất của hiện tượng điện và từ là định luật Coulomb, được phát hiện vào cuối thế kỷ 18.

Sự tiến bộ chỉ bắt đầu sau khi dòng điện lần đầu tiên được tạo ra. Năm 1800, Volta phát minh ra nguồn dòng điện đầu tiên, được gọi là bảng Volta. Mọi thứ về phát minh này đã tạo ra sự quan tâm to lớn trong thế giới khoa học. Napoléon đã mời nhà vật lý Ilyan tới Paris để lặp lại thí nghiệm của mình trước một số khán giả được chọn lọc. Ở đó, Volta nhanh chóng đưa ra một báo cáo, trong đó ông bày tỏ ý tưởng rằng tĩnh điện và dòng điện có bản chất giống hệt nhau – “chất lỏng điện chuyển động”, theo thuật ngữ thời đó.

Nhiều thí nghiệm đã chỉ ra rằng dòng điện có thể gây ra nhiều hiệu ứng khác nhau - nhiệt, hóa học, ánh sáng. Cũng là điều tự nhiên khi cho rằng phải có mối liên hệ giữa điện và từ, mối liên hệ này đã được các nhà khoa học khám phá trong nhiều thế kỷ. Vào đầu thế kỷ 19, nhiều nhà khoa học đã cố gắng làm rõ mối liên hệ này. Giáo sư vật lý người Đan Mạch Hans-Christan Ørsted cũng đi tìm nó. Trở lại năm 1807, ông tuyên bố ý định nghiên cứu tác dụng của dòng điện lên kim nam châm. Tuy nhiên, trong nhiều năm, các thí nghiệm xác nhận sự tồn tại của hành động như vậy đã thất bại. Chỉ đến năm 1820, khi đặt một kim nam châm song song với sợi dây nối hai đầu cột điện, ông đã tận mắt chứng kiến ​​hiện tượng mà ông đã chờ đợi bấy nhiêu năm: dưới tác dụng của dòng điện trong dây dẫn, kim đã lệch khỏi hướng thông thường. Vì vậy, một hiện tượng cơ bản đã được phát hiện, đặt nền móng cho điện động lực học.

Vào tháng 7 năm 1820, Ørsted công bố khám phá của mình trong một bài báo ngắn có tựa đề “Lý thuyết xung đột điện của Olt trên Mũi tên từ tính”. Ông gọi dòng điện là “bánh kẹo điện”.

Một tháng sau, các thí nghiệm của Oersted được thực hiện tại Geneva bởi nhà vật lý người Thụy Sĩ Auguste de la Rive. Nhiều nhà khoa học, nhà khoa học bậc trung đã có mặt tại buổi trình diễn - nhà vật lý nổi tiếng người Pháp Arago. Khi trở về Paris, Arago đã báo cáo về vấn đề này tại hai cuộc họp của Viện Hàn lâm Khoa học và mô phỏng lại các thí nghiệm của Oersted. Ông bắt đầu báo cáo của mình bằng những lời sau: “Thưa các quý ông, Giáo sư Oersted ở Copenhagen đã thực hiện được một khám phá tuyệt vời… điều này gây ra những hậu quả mà những người tò mò, nhưng có giới hạn, vẫn chưa thể đoán trước được.

7

một bộ óc con người xuất sắc…” Ampere hào hứng lắng nghe người nói, lúc đó đã quên mất những vấn đề toán học của mình. Vật lý là điều bạn nên làm bây giờ! Suy cho cùng, các thí nghiệm của Oersted đã xác nhận những gì ông đã nghĩ ở Bourg-en-Bresse - sự thống nhất của các lực trong tự nhiên, sự liên kết với nhau của các hiện tượng.

Ampere chủ yếu là một nhà lý thuyết và hiếm khi chuyển sang làm thí nghiệm. Nhưng ông nhận ra rằng việc nghiên cứu các hiện tượng điện từ dựa trên máy chủ là không thể nếu không thiết lập các thí nghiệm để kiểm tra hoặc bác bỏ ý tưởng của ông. Tuy nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học không cấp kinh phí cho những thí nghiệm này. Ampère phải thuê một thợ cơ khí làm mọi thứ cần thiết bằng chi phí của mình. Phần lớn đã được thực hiện bởi chính Ampere. Trước hết, ông lặp lại thí nghiệm của Oersted, cố gắng hiểu rõ hơn bản chất của hiện tượng do nhà vật lý người Đan Mạch phát hiện. Ông đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng điện thống kê không tác dụng lên kim từ tính. Chỉ có dòng điện chuyển động - dòng điện - mới có thể gây ra hiệu ứng như vậy. “Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này là gì? - Ampe tự hỏi: “Tại sao một dây dẫn mang dòng điện lại tác dụng lên một kim nam châm?”

Sẽ là tự nhiên khi cho rằng dòng điện chạy qua dây dẫn sẽ biến nó thành nam châm. Đây là điều mà các nhà vật lý tin tưởng, đặc biệt là nhà vật lý nổi tiếng người Pháp Biot. Ampere có quan điểm khác. Ông bày tỏ một ý tưởng chung: nguyên lý hoạt động duy nhất của một dây dẫn có dòng điện chạy qua kim nam châm là dòng điện chuyển động; từ tính chỉ là một trong nhiều biểu hiện của nó. Không phải vật dẫn mà dòng điện chạy qua sẽ trở thành nam châm, mà trái lại, nam châm là tập hợp các dòng điện. Trong một nam châm có nhiều dòng điện tròn cơ bản chạy trong mặt phẳng vuông góc với ss của nó.

Giả thuyết của Ampere vào thời điểm đó có vẻ vô cùng táo bạo và phi lý nên đã vấp phải sự chỉ trích gay gắt của các nhà khoa học.

Ampere đã phát triển một quan điểm mới về bản chất của hiện tượng từ tính sau một loạt thí nghiệm. Vào cuối tuần đầu tiên làm việc được chỉ đạo, ông đã thực hiện một khám phá có tầm quan trọng không kém Oersted - ông đã phát hiện ra sự tương tác của các dòng điện. Nếu hai vật nhiễm điện cùng tiếp nhận hoặc đẩy nhau thì các vật dẫn qua dòng điện nào sẽ hành xử tương tự nhau? Ampe đặt các đoạn thẳng song song của hai dây dẫn nối hai đầu của hai cột Volga. Một dây dẫn được cố định, dây còn lại có thể di chuyển được (Hình 1). Khi dòng điện chạy qua các dây dẫn, người ta quan sát thấy sự tương tác: khi các dòng điện cùng chiều thì chúng bị hút, khi chúng ngược chiều thì chúng là lực đẩy. Hóa ra các lực tác dụng giữa các dây dẫn mang dòng điện không phải là lực trung tâm, tức là sự khác biệt hướng tâm với lực tĩnh điện. Ampe đề xuất phản ánh sự khác biệt rõ ràng như vậy trong các biểu hiện của tĩnh điện và dòng điện về mặt tương ứng. Ông gọi lĩnh vực của các hiện tượng liên quan đến điện tích đứng yên là tĩnh điện, và với điện tích chuyển động là điện động lực học.

Một tuần nữa đã trôi qua. Ampere đã thực hiện các thí nghiệm mới để phát triển và khẳng định ý tưởng của mình. Nếu nam châm là một hệ gồm các dòng điện tròn song song hướng theo một hướng, thì một dây kim loại xoắn ốc mà dòng điện đi qua sẽ hoạt động giống như một nam châm - nó có hai cực và chiếm một vị trí nhất định dưới tác dụng của từ trường Trái đất (Hình 2-3). Thí nghiệm đã xác nhận những giả định này.

Ampere ngay lập tức báo cáo kết quả cho Học viện. Trong thời gian trước

8

Cơm. 1. Thiết bị nghiên cứu sự tương tác của dây dẫn với dòng điện. AB là dây dẫn cố định, EDF là dây dẫn di động được gắn trên trục thủy tinh EF. Để bảo vệ chống rung, thiết bị được phủ một lớp kính. (Vẽ bởi Ampe)

Cơm. 2. Thiết bị đầu tiên nghiên cứu ảnh hưởng của từ trường Trái đất lên một cuộn dây điện từ. AB là một cuộn dây điện từ trên một ống thủy tinh mỏng và treo lơ lửng như một chiếc kim la bàn. Thiết bị này không đủ tính di động và hiệu quả mong đợi không được ghi lại. (Vẽ bởi Ampe)

Cơm. 3. Thiết bị nghiên cứu ảnh hưởng của từ trường Trái đất lên một cuộn dây có dòng điện. ABCD - cuộn dây chuyển động có dòng điện. Cuộn dây thứ hai (cố định), lớn hơn bán kính, cố định một mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với Merdian từ tính tại một điểm cho trước. Khi cho dòng điện chạy vào, vòng ABCD quay cho đến khi trùng với vòng dây đứng yên. (Vẽ bởi Ampe)

9

kho báu, được thực hiện vào ngày 18 tháng 9 năm 1820, ông đã trình diễn các thí nghiệm đầu tiên của mình và kết luận chúng bằng những lời sau: “Liên quan đến điều này, tôi đã quy tất cả các hiện tượng từ tính thành các hiệu ứng điện thuần túy”. Tại một cuộc họp vào ngày 25 tháng 9, ông đã phát triển thêm những ý tưởng này, trình diễn các thí nghiệm trong đó các cuộn dây chạy quanh một dòng điện (điện từ) tương tác với nhau giống như nam châm.

Những ý tưởng mới của Ampere không phải nhà khoa học nào cũng hiểu được. Một số đồng nghiệp được nêu tên của anh ấy, bao gồm cả Bio, không đồng ý với anh ấy. Bằng cách lên tiếng phản đối sự tồn tại của từ tính như một hiện tượng độc lập, Ampere đã loại bỏ lý thuyết của Biot, theo đó nam châm bao gồm một tập hợp các nam châm vi mô cơ bản, mỗi nam châm có đặc tính tương tự như một nam châm lớn. Lý thuyết này về cơ bản không giải thích được điều gì; nó chỉ chuyển câu hỏi về bản chất của từ tính từ một miếng kim loại lớn bị từ hóa sang những phần nhỏ bé của nó. Biot và những người ủng hộ ông đã tìm cách chứng minh rằng về cơ bản không có gì mới trong các thí nghiệm của Ampere, rằng tất cả chúng, được thực hiện hàng ngày, chỉ là những biến thể của thí nghiệm của Oersted.

Những người đương thời nói rằng sau báo cáo đầu tiên của Ampere về sự tương tác của dây dẫn với dòng điện, tình tiết tiếp theo sẽ xảy ra. “Chính xác thì những gì bạn đã nói với chúng tôi có gì mới? - một trong những đối thủ của anh ta hỏi Ampere. “Không cần phải nói rằng nếu hai dòng điện tác dụng lên một kim nam châm thì chúng cũng tác động lên nhau.” Ampera chưa tìm ra câu trả lời ngay cho sự trở lại này. Nhưng rồi Arago đã đến giải cứu. Anh ta lấy trong túi ra hai chiếc chìa khóa và nói: “Mỗi chiếc đều có tác dụng lên mũi tên, nhưng chúng không có tác dụng gì với nhau nên kết luận của anh là sai. Về cơ bản, Ampere đã phát hiện ra một hiện tượng mới, có ý nghĩa hơn nhiều so với phát hiện của Giáo sư Oersted, người mà tôi rất kính trọng.”

Bất chấp sự tấn công của các đối thủ khoa học, Ampera vẫn tiếp tục thí nghiệm của mình. Ông quyết định tìm ra định luật tương tác của dòng điện dưới dạng một công thức toán học chặt chẽ và tìm ra định luật này, về mặt lý thuyết mang tên ông. Ở dạng tổng quát nhất, biểu thức tính độ lớn của lực tác dụng lên một đoạn dây dẫn nhỏ $\Delta l_1$, qua đó dòng điện chạy với lực $I_1$ (phần tử dòng thứ nhất), trên đoạn $\Delta l_2$ của một dây dẫn khác có dòng điện $I_2$ (phần tử dòng thứ hai), có dạng sau:

$$F_{12} = k \frac{I_1 \Delta l_1 \sin \alpha_1 I_2 \Delta l_2 \sin \alpha_2}{r_{12}^2}.$$

Ở đây $r_{12}$ là giá trị tuyệt đối của vectơ $r_{12}$ hướng từ đoạn đầu tiên đến đoạn thứ hai (xem Hình 4). Hướng của vectơ $\Delta l_1$ và $\Delta l_2$ trùng với hướng của dòng điện chạy qua chúng; $\alpha_1$ là góc giữa vectơ $\Delta l_1$ và $r_{12}$, $\alpha_2$ là góc giữa vectơ $\Delta l_2$ và $n$ - vuông góc với mặt phẳng chứa $\Delta l_1$ và $r_{12}$. Hướng của $n$ trùng với chuyển động về phía trước của mũi khoan khi anh ấy xoay cánh tay của mình từ $\Delta l_1$ đến $r_{12}$. $k$ - hệ số, phụ thuộc vào việc lựa chọn hệ đơn vị. Lực $F_{12}$ vuông góc với vectơ $\Delta l_2$ và nằm trong mặt phẳng chứa $\Delta l_1$ và $r_{12}$. Trong trường hợp này, hướng của lực được xác định theo quy tắc gimlet: khi

10

chuyển động quay của bàn tay từ $r_{12}$ đến $n$ chuyển động tịnh tiến của mũi khoan trùng với hướng của lực $F_{12}$.

Công thức tương tự có thể được viết lại dưới dạng quen thuộc hơn với học sinh:

$$F = 1 \Delta l B \sin \alpha,$$

trong đó $B$ là độ lớn của cảm ứng từ được tạo ra bởi một phần tử dòng điện tại nơi đặt phần tử dòng điện khác đang được nghiên cứu.

Như vậy, từng bước, các công trình của Ampere đã thể hiện một ngành khoa học mới - điện động lực học, dựa trên thực nghiệm và lý thuyết toán học. Tất cả những ý tưởng cơ bản của khoa học này, như Maxwell đã nói, về cơ bản “xuất phát từ cái đầu của Newton điện này” trong vòng một tuần.

Từ năm 1820 đến năm 1826, Ampere xuất bản một số công trình lý thuyết và thực nghiệm về điện động lực học và đưa ra báo cáo về chủ đề này tại hầu hết các cuộc họp của khoa vật lý của Học viện. Năm 1826, tác phẩm kinh điển cuối cùng của ông, “Lý thuyết về các hiện tượng điện động lực, được suy luận hoàn toàn từ kinh nghiệm,” được xuất bản. Công việc viết cuốn sách này diễn ra trong những điều kiện rất khó khăn. Trong một trong những bức thư được viết vào thời điểm này, Ampère kể lại: “Tôi buộc phải đọc hai khóa giảng, tuy nhiên, tôi không muốn từ bỏ hoàn toàn công việc của mình về chất dẫn điện và nam châm Volta. Tôi chỉ có vài phút.” Ở đây chúng ta đang nói về các bài giảng của Ampere về toán học cao hơn, trong đó có rất nhiều trường hợp. Tuy nhiên, từ năm 1822 đến năm 1824, một trong số họ là nhà toán học trẻ người Nga, Michal Vasilyevich Ostroradsky.

Danh tiếng của Ampère tăng lên nhanh chóng; Các nhà khoa học đặc biệt khen ngợi công trình thí nghiệm của ông về điện từ. Các nhà vật lý nổi tiếng đã đến thăm ông và ông đã nhận được một số lời mời từ các nước khác để thuyết trình về công trình của mình. Nhưng sức khỏe của ông ngày càng suy yếu và tình hình tài chính không ổn định. Anh bị gánh nặng bởi công việc tại Trường Bách khoa và nhiệm vụ thanh tra. Ông vẫn mơ ước được dạy một khóa học về vật lý chứ không phải toán học và đọc nó theo cách không cấp tiến, bao gồm cả một phần mới trong khóa học - điện động lực học, mà chính ông là người sáng tạo ra. Nơi thích hợp nhất cho việc này là một trong những cơ sở giáo dục lâu đời nhất ở Pháp - Collège de France. Được thành lập vào năm 1530, tổ chức này dường như kết hợp các chức năng của một viện nghiên cứu và giáo dục. Có mọi điều kiện để hoạt động sáng tạo có hiệu quả. Sau nhiều mâu thuẫn và trực giác, năm 1824 Ampère được bầu vào vị trí giáo sư tại Collège de France. Ông được giao chức vụ vật lý đại cương và vật lý thực nghiệm.

Có thể thấy qua những bức thư mà Ampere viết trong thời kỳ này, anh vô cùng hạnh phúc với người mình đã chọn. Đúng vậy, niềm vui này đã bị dập tắt do cần có thời gian để chống lại trật tự đang ngự trị ở viện. Ampere đặc biệt phẫn nộ trước những trực giác nảy sinh khi lựa chọn những ứng cử viên quan trọng để được thả. Anh ấy luôn không khoan dung với thất bại và sự bất công. Hơn nữa, ông không thể giữ bình đẳng khi lợi ích cá nhân, việc theo đuổi danh hiệu, cấp bậc cao đã làm lu mờ giá trị khoa học đích thực của các ứng viên.

Cuối cùng là khoảng thời gian hoạt động hiệu quả nhất của Ampere. Năm 1831, Faraday phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Nhiều nhà vật lý xuất sắc giữa thế kỷ 19 - Weber, F. Neumann và K. Neumann, Wiedeman, Lenz và những người khác - đã tham gia vào sự phát triển của điện động lực học. Nó được hoàn thiện đầy đủ trong tác phẩm kinh điển của Maxwell, “Chuyên luận về Điện và Từ”, xuất bản năm 1869.

Những năm cuối đời của Ampere bị lu mờ bởi nhiều gia đình và