安德烈·瑪麗·安培(法語:André-Marie 安培,1775年1月22日-1836年6月10日),出生于里昂,法國物理學家、數學家、化學家,經典電磁學的創始人之一。
1799年,安培開始系統研究數學,1805年定居巴黎,擔任法蘭西學院的物理教授,1814年參加了法國科學會并當選巴黎科學院院士,1818年擔任巴黎大學總督學,1827年被選為倫敦皇家自然知識促進學會會員。此外,安培還是比利時皇家科學文學與藝術學院外籍院士,德國柏林科學院外籍院士和瑞典皇家科學院外籍院士。1836年6月10日,安培在因公去馬賽的途中離世,終年61歲。
安培是近代物理學史上功績顯赫的科學家,特別在電磁學方面的貢獻尤為卓著,最主要的成就是1820年~1827年對電磁作用的研究。在此期間,安培推導出了電動力學的基本公式,建立了電動力學的基本理論,成為電動力學的創始人。隨后安培相繼總結出安培定律、安培環路定理、安培定則和分子電流等,并首次制造出測量電流的電流計。為了紀念安培在電學上的貢獻,電流的國際單位“安培”即以其姓氏命名,他的名字也是刻在埃菲爾鐵塔上的72個名字之一。
人物生平
早年經歷
安培1775年1月22日生于里昂。安培的父親讓·雅克·安培(Jean-Jacques Ampère)是當地有名的絲綢商人,母親是讓娜·安托瓦內特·德蘇蒂耶爾·薩西·安培(Jeanne Antoinette Desutières-Sarcey Ampère)。。當時正值法國啟蒙運動的鼎盛時期,讓-雅克·盧梭(Jean-Jacques Roussea)在他的論文《愛彌兒》(émile)中闡述的教育理論是安培的教育基礎。盧梭主張孩子應當學會勞動,要讓孩子返回“自然”,在樸素的環境中成長,自由自在地發展其個性。這樣,才能達到教育的目的。讓·雅克·安培是盧梭哲學的崇拜者,因此,在安培七歲時,安培的父親就把家遷到里昂郊外波萊米厄附近的一個農莊,安培在那里度過了他的童年和少年時代。從此離開城市的小安培就在父親為他建起的家庭圖書館里自學。
年少時安培就顯出卓越的數學才能,在他還沒有完全理解和使用字母和數字之前,安培就會用小石頭和其他物品進行計算。安培的父親學識淵博,1791年起擔任和平法官,他積極參與兒子的早期教育。少年時期安培沒有受過正規系統的教育。安培13歲時從里昂學院圖書館外借了雅各布·伯努利和萊昂哈德·歐拉的數學著作,嘗試著閱讀。后來,他還去里昂商學院旁聽了父親的一位朋友阿貝·達布龍(Abbé Daburon)教授的數學課程。在那里,他學到了微分和積分的概念。安培16歲時即學習了德尼·狄德羅和讓·達朗貝爾合編的二十卷法文版《百科全書》,由此喚起了他對自然科學以及哲學的興趣。安培18歲時,他基本已經完成數學知識的學習。安培興趣廣泛,對歷史、旅行、詩歌、哲學及自然科學等多方面都有涉獵。他的哲學知識也在一定程度上塑造了他的科學發現方法。為了學習萊昂哈德·歐拉、約瑟夫·拉格朗日和雅各布·伯努利的著作,安培還自學了拉丁文。除拉丁文外,安培還通曉意大利語和希臘語。
安培是一位虔誠的天主教信徒。他是圣文森特·德·保羅協會(Society of St. Vincent de Paul)的主要創始人弗雷德里克·奧扎南(Bl. Frédéric Ozanam)的導師,奧扎南曾在安培家族呆過一段時間。據天主教百科全書記載,安培在他妻子去世的那天寫了兩首詩來懷念他的妻子。妻子的去世讓他對信仰有所懷疑,他在給朋友的信中曾說懷疑是一個人在地球上遭受的最大痛苦。但隨著時間的推移,安培的疑慮逐漸消退,他在自己的腦海中形成了信仰與科學的聯盟。1806年8月,安培與讓娜-弗朗索瓦絲·波托(Jeanne-Fran?oise Potot)結婚,但在女兒誕生后二人離婚。1836年6月10日,安培在因公去馬賽的途中猝然離世,終年61歲,詹姆斯·麥克斯韋稱其為電磁學的牛頓。
工作生涯
1789年7月14日,法國第一次資產階級大革命正式爆發。第一次國內革命戰爭期間,法國不斷涌現激進的政治理念與口號,“自由、平等、博愛”是其中的典型代表。隨后,政治家馬克西米連·羅伯斯庇爾在一次國會演講中提到了這句話。“自由、平等、博愛”作為國家格言被列入后來的歷次法國憲法之中。1793年是法國大革命的頂點,代表社會底層的山岳黨推翻了溫和的吉倫特黨,把持了救國委員會和公安委員會,實行嚴厲的暴力政治,把大量的僧侶、貴族、保王黨人和吉倫特黨人處死。雅各賓派領袖讓-保爾·馬拉的遇刺讓仇恨和恐怖愈演愈烈,一場反抗暴政的革命最終演變成一場暴力運動。僅在1793至1794年雅各賓恐怖政治最盛期間,巴黎和各地被處以死刑的人數就高達四萬人。安培的父親因職務原因涉入黨派斗爭,在1793年被雅各賓派送上了斷頭臺。傷心欲絕的安培陷入迷茫之中,一度中止學習。
1801年,安培被聘為博各學院物理學與化學教授,1802年他在布雷斯地區布爾格中央學校任物理學和化學教授。1803年,安培發表了數學論文《博弈中的數學理論》,由于論文中出色的數學推導,安培被舉薦為數學教授。1804年,安培開始在巴黎科技工藝學校任教,并在1807年成為那里的數學教授。安培在入選科學院之前的幾年里從事了大量的科學研究,研究課題包括數學、物理和化學。在此期間他發表了一系列科學著作,內容包括概率論、數學在解決力學問題中的應用和數學分析方面的問題。1808年,安培被任命為法蘭西大學總學監,此后一直擔任此職。1814年安培參加了法國科學會,被選為帝國學院數學部成員;同年,安培發表了《論偏微分方程的積分》,提出了各種偏微分的積分方法,由于這項成就,年僅39歲的安培當選為巴黎科學院院士。1818年,安培開始擔任巴黎大學總督學。安培不僅是一位成功的數學教授,還于1819年-1820年在巴黎大學教授哲學和天文學等科目,并于1819年主持巴黎大學哲學講座。除了教書,他還從事科學和數學研究。
1820年7月,丹麥物理學家漢斯·奧斯特(Hans Christian Oersted)發現電流可以產生磁現象,安培在了解到奧斯特提出的“電流磁效應”理論后,僅用了短短一個月就提出了自己的電磁理論。1820年9月25日,安培發現兩根載流導線存在相互影響,相同方向的平行電流彼此相吸,相反方向的平行電流彼此相斥;對兩個線圈之間的吸引和排斥也作了討論。通過一系列經典的和簡單的實驗,他認識到磁是由運動的電產生的。安培用這一觀點來說明地磁的成因和物質的磁性。他提出分子電流假說:電流從分子的一端流出,通過分子周圍空間由另一端注入;非磁化的分子的電流呈均勻對稱分布,對外不顯示磁性;當受外界磁體或電流影響時,對稱性受到破壞,顯示出宏觀磁性,這時分子就被磁化了。
1821年~1825年,安培做了關于電流相互作用的四個精巧的實驗,并根據這四個實驗導出兩個電流元之間的相互作用力公式。1824年,安培擔任法蘭西學院實驗物理學教授。1827年,安培將他對電磁現象的研究綜合在《電動力學現象的數學理論》(Mémoire sur la théorie 數學ématique des phénomènes électrodynamiques)一書。同年,安培被選為倫敦皇家自然知識促進學會會員。此外,他還當選為柏林科學院和斯德哥爾摩科學院院士。1836年6月10日,安培在因公去馬賽的途中猝然離世,終年61歲,詹姆斯·麥克斯韋稱其為電磁學的牛頓。
個人生活
1799年,安培與朱莉·卡隆結婚(Julie Carron),為了養家,安培成為一名數學教師。1800年,他們的兒子讓-雅克·安東尼·安培(Jean-Jacques Antoine 安培,1800-1864)出生。1803年,安培的妻子卡隆卻因病去世,安培再度陷入了無盡的悲傷。1806年8月,安培與讓娜-弗朗索瓦絲·波托(Jeanne-Fran?oise Potot)結婚,但在女兒誕生后二人離婚。
主要成就
安培是近代物理學史上功績顯赫的科學家,特別在電磁學方面的貢獻尤為卓著,最主要的成就是1820年~1827年對電磁作用的研究。從1814年參加科學會開始,在以后的二十多年中,他發現了一系列的重要定律、定理,如安倍晉三環路定理、安倍定則、安倍定律等。這些成果推動了電磁學的發展。
發明了電流計
1820年,安培首先引入了電流、電流等名詞。安培還發現,電流在電感線圈中流動的時候表現出來的磁性和磁鐵相似,創制出第一個螺線管,在這個基礎上發明了探測和量度電流的電流計。
提出安培環路定理
1820年,丹麥物理學家漢斯·奧斯特(Hans Christian Oersted)在一次講座上偶然發現通電的導線讓旁邊的小磁針偏轉了一下,奧斯特針對這個現象進行研究后發現了電流的磁效應。三個月后,畢奧和薩伐爾在皮埃爾-西蒙·拉普拉斯的幫助下找到了電流在空間中產生磁場大小的定量規律——畢奧-薩伐爾定律。隨后,安培發現了一個更實用更簡單的計算電流周圍磁場的方式,這就是安培環路定理(安培 circuital theorem)。
發現了安培定則
在漢斯·奧斯特發現了電流的磁效應后,法蘭西科學院院士安培馬上意識到這是個重大的發現,他立刻開始重復奧斯特的實驗,并進一步深入拓展,不久,他向法國科學院報告了一篇論文,提出了磁針轉動方向和電流方向的關系服從右手螺旋定則,這個定則被命名為安培定則,安培定則奠定了電磁學的基礎。
提出分子電流假說
受到1820年奧斯特發現電生磁現象的啟發,在1822年,安培提出了有關物質磁性本質的假說,他認為一切磁現象的根源是電流,任何物種的分子中都存在有圓形電流,稱為分子電流。由于分子電流的存在,每個磁分子成為小磁體,兩側相當于兩個磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無章的,它們產生的磁場互相抵消,對外不顯磁性。當外界磁場作用后,分子電流的取向大致相同,分子間相鄰的電流作用抵消,而表面部分未抵消,它們的效果顯示出宏觀磁性。安培的分子電流假說在當時物質結構的知識甚少的情況下無法證實,它帶有相當大的臆測成分;在今天已經了解到物質由分子組成,而分子由原子組成,原子中有繞核運動的電子,安培的分子電流假說有了實在的內容,已成為認識物質磁性的重要依據。
總結了電流元之間的作用規律—安培定律
為了進一步說明電流之間的相互作用,1821~1825年,安培做了關于電流相互作用的四個精巧的實驗。安培運用高度的數學技巧總結出電流元之間作用力的定律,描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對取向之間的關系,后人稱之為安培定律。安培是第一個把研究動電的理論稱為“電動力學”的人。1827年,安培將他的電磁現象的研究綜合在《電動力學現象的數學理論》一書中,這是電學史上一部重要的經典論著,對以后電磁學的發展起了深遠的影響。
數學及化學領域的研究
此外,安培曾研究過概率論和積分偏微分方程,顯示出他在數學方面奇特的才能。他還做過化學研究,幾乎與英國化學家漢弗里·戴維(Humphry Dav)同時認識到元素氯和碘;比意大利化學家阿莫迪歐·阿伏伽德羅(L. R. Amedeo C. Avogadro)晚3年導出阿伏伽德羅定律。安培還論證過恒溫下體積和壓強之間的關系,還試圖尋找各種元素的分類和排列順序關系。
主要論著
書籍
論文
主要榮譽
人物評價
詹姆斯·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)稱贊安培的工作是“科學上最光輝的成就之一,他在《電學與磁學論文集》(Treatise on 電學 and Magnetism)中稱安培為"電學中的牛頓"。
安培曾在里昂商學院旁聽阿貝·達布龍(Abbé Daburon)教授的數學課程,在那里,他學到了微分和積分的概念。教授給安培的評語是:“數學的困難無法阻擋他前進的腳步。”
后世紀念
國際單位制
安培是國際單位制中7個基本單位之一。當初引進安培這個單位就是因為隨著電磁學的發展,原有的基本單位(長度、時間、重量等)已經不夠用了。如果仍然用原來的基本物理量推導出其他物理量,不僅繁瑣,而且會推導出荒謬的結論。因此,在1881年國際電學大會上正式決定增加個基本量—電流(),為紀念安培在電學上的巨大貢獻把它的單位命名為安培()。
埃菲爾鐵塔
1889年,法國工程師古斯塔夫·埃菲爾(A. Gustave Eiffel,1832-1923)在巴黎建造了著名的埃菲爾鐵塔。他將72位法國科學家、工程師、數學家與其他知名人士的名字刻在埃菲爾鐵塔上,古斯塔夫·埃菲爾以此來銘記他們做出的貢獻。這些雕刻都位于鐵塔第一個平臺下方四周的壁面上,每個字母約60厘米高,且只刻有每個人的姓。這部分雕刻在20世紀初曾經被油漆覆蓋,但于1986-1987年修復過程中重新展現出來,其中包括安培。
索恩河畔的壁畫墻
在里昂索恩河畔,有一面壁畫墻,面積約800平方米、高達7層樓,墻上畫有30位里昂名人和他們的故事,其中站在陽臺上手拿書本的就是法國著名物理學家安培。
安培廣場
里昂人對這位物理學家十分尊崇,特意把維克多·雨果大街上的一個廣場命名為安培廣場,并豎起了他的銅像。
安培號輪渡
2015年5月19日,全球首艘電動車客渡船在挪威投入運營,該輪渡被命名為安培(Ampere)號。
安倍圖形處理器架構
英偉達的每一代圖形處理器(GPU)架構都是一個科學家的名字,比如RTX20和GTX16系列為艾倫·麥席森·圖靈(Turing)架構,而RTX30則被命名為安培(Ampere)架構。
安培山
1976年,月球上的一座環形山被命名為“安培山”(Mons Ampère)。
人物軼事
懷表變卵石
一次安培到外地講學,經過河邊的時候,他隨手揀起一塊鵝卵石邊走邊琢磨是什么力讓石頭變得圓滑。想著想著,又把“石頭”扔到河里。到目的地后,他習慣地掏懷表看時間,拿出來的卻是一塊鵝卵石。原來,懷表已被扔進了河里。
車棚做黑板
一次,安培在街上散步,突然想起一道物理問題。他迅速從口袋里掏出彩色粉筆,走到一塊“黑板”前演算。突然,“黑板”開始移動,他便追隨“黑板”繼續演算,直到路人大笑才打斷了他的思路。他停下來一看,原來“黑板”是一個馬車的黑車棚。
忘記拿破侖的邀約
安培曾經被邀請和拿破侖一起共進午餐,但他卻把這件事情忘得一干二凈,根本沒露面。安培的心不在焉和他的個人經歷相關,他的父親在法國大革命中被送上了斷頭臺;他深愛的妻子婚后紀念去世。1836年安培臨終時為自己的墓碑上所選的話是:“最后終于幸福了。”
安培不在家
安培對自然科學有著近乎癡迷的學習熱情,為了不讓別人打擾他,安培在自己家的門口寫了“安培不在家”的提示牌。一天,他從外面走路回家時,頭腦中還思考著自己研究的東西,結果自己走到門口時,嘆了一聲,“哎,原來安培不在家啊。”于是他扭頭又走了。
參考資料 >
Timeline of 1 item related to Andre-Marie Ampere from 1820–1820.royalsociety.org.2024-05-13
Andre Marie Ampere.gatech.edu.2024-04-07
埃菲爾鐵塔上的數學家.中國科學院物理研究所.2024-04-07
Catalog Record: Recueil d'observations e?lectro-dynamiques :... | HathiTrust Digital Library.HathiTrust.2024-04-10
Recueil d'observations électrodynamique .cnrs.fr.2024-04-10
Mémoiresurlathéoriemathématiquedesphénomènesélectro.stanford.edu.2024-04-10
七個電學計量單位是怎么來的?| 世界計量日.澎湃新聞.2024-04-10
真空中的安培環路定理.上海交通大學.2024-04-10
André-Marie Ampè.nationalmaglab.org.2024-04-08
Jean-Jacques AMPèRE.academie-francaise.fr.2024-04-08
世紀文藝復興”的概念.華東師范大學歷史學系.2024-04-08
安培.上海交通大學.2024-04-10
André Marie Ampere, 1775–1836.Nature.2024-05-09
中學物理課本之外的安培丨陳關榮.騰訊網.2024-04-27
Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften.bbaw.de.2024-04-10
安培.重慶大學.2024-04-28
安培(1775—1836).湖南人文科技學院.2024-04-07
最美的公式:你也能懂的麥克斯韋方程組.中國科學院物理研究所.2024-04-09
電學大師——安培.央視科教.2024-04-27
傳者大講堂|崇明:世界文明史系列講座第七講——法國史.中國傳媒大學.2024-04-27
20位哲學大師100句箴言.長沙理工大學.2024-04-07
讓·雅克?盧梭:法律.中國政法大學人文學院.2024-04-07
勞動教育:人全面發展的重要場域——盧梭自然主義勞動教育思想評析.西南大學西南民族教育與心理研究中心.2024-04-27
Daniel Bernoulli.gatech.edu.2024-04-08
Leonhard Euler(1707-1783).fsu.edu.2024-04-08
Leonhard Euler .sjtu.edu.cn.2024-04-08
數學史話.sjtu.edu.cn.2024-04-08
Joseph-Louis Lagrange Nahla Seikali.berkeley.edu.2024-04-08
André-Marie Ampère.catholicscientists.org.2024-04-29
7月14日:攻占巴士底獄.新華網.2024-04-28
法國的左翼思想傳統及其在當代的逐漸沒落.澎湃新聞.2024-04-28
法國大革命爆發230年:激情和恐懼給暴力帶來合法性.新京報.2024-04-28
安培.重慶大學.2024-04-07
Andre Marie Ampere was a French physicist and mathematician and is known for being a founder of classical electromagnetism..physicsbook.gatech.edu.2024-04-29
誰發現了電流的磁效應?.湖南省工業和信息化廳 湖南省國防科技工業局.2024-04-09
七個電學計量單位是怎么來的?|世界計量日.中國物理學會期刊網.2024-04-10
物質的態與相.中國科學院物理研究所.2024-05-14
Davy Lamp.woodlibrarymuseum.org.2024-04-29
Amedeo Avogadro.sciencehistory.org.2024-04-29
The New Science of Electrodynamics - 1820 André-Marie Ampère (1775 - 1836).sparkmuseum.com.2024-04-10
Description d'un appareil électro-dynamique.fnac.com.2024-04-29
Théorie des phénomènes électro-dynamiques, uniquement déduite de l'expérience,.loc.gov.2024-04-29
THéORIE MATHéMATIQUE DES PHéNOMèNES éLECTRO-DYNAMIQUES UNIQUEMENT DéDUITE DE L'EXPéRIENCE.cnrs.fr.2024-04-29
André-Marie Ampère.nationalmaglab.org.2024-05-13
麥克斯韋,到底有多牛?.中國科學院物理研究所.2024-04-27
James Clerk Maxwell.harvard.edu.2024-04-27
Alexandre-Gustave Eiffel.nps.gov.2024-04-10
絲路情緣系里昂.人民網.2024-04-27
法國里昂.中國經濟網.2024-04-27
全球首艘電動車客渡船投入運營.中國船舶工業行業協會.2024-04-27
又一個偉大的名字 看NV產品代號展現的科學史.電腦愛好者.2024-04-27
Mons Ampère.國家天文科學數據中心.2024-05-13