1775–1836
Никто из нас не может выбрать срок своего рождения в этом мире. А, если бы и мог, то вряд ли выбор пал бы на время войны, стихийного бедствия или общественных потрясений. Однако герой нашей очередной истории, которого известный английский физик Джеймс Максвелл позже назовёт «Ньютоном электричества», появился на свет всего за несколько лет до печально известной Великой Французской революции. При этом вопреки всем испытаниям, выпавшим на его долю, он смог послужить науке, и сегодня практически каждый из нас ежедневно пользуется плодами его открытий. Именно он стал одним из первых исследователей электричества (не случайно единица измерения силы тока названа в его честь), магнетизма (открыл эффект возникновения магнитного поля в проволочной катушке с током), предложил использовать электромагнитные процессы для передачи сигналов на расстоянии и даже сконструировал электромагнитный телеграф – прототип современной электронной почты. Именно он ввёл в употребление термины «кибернетика» и «кинематика», «электростатика» и «электродинамика», а также приобрёл известность своими работами по механике математике, философии и ботанике.
Андре Мари Ампер родился во Франции 20 января 1775 г. Его предки издавна населяли окрестности Лиона и были ремесленниками, которых хорошо знали и приглашали для выполнения сложных строительных и реставрационных работ. Дед будущего учёного стал преуспевающим предпринимателем и женился на дворянке, а отец получил хорошее образование, свободно владел несколькими древними языками и собрал дома обширную библиотеку (что впоследствии окажет сильнейшее влияние на становлении Ампера-младшего как мыслителя и исследователя).
В школу будущий учёный никогда не ходил, экзаменов не сдавал, с учителями не спорил. Местом его образования стал дом, где он рос и воспитывался. Ключевую роль в процессе интеллектуального развития мальчика сыграла страсть к чтению книг. Отметим, что юный Ампер не просто читал книги, но, обладая феноменальной памятью и пытливым разумом, творчески усваивал прочитанное. Его интересы были разносторонними, а потому в свои 14 лет без большого напряжения и с удовольствием он полностью прочитывает все 20 томов «Энциклопедии» Дени Дидро и Жана Д’Аламбера. Более того, он самостоятельно всего за несколько недель изучает латынь, чтобы прочесть книги Бернулли и Эйлера. Вполне закономерно, что уже в 14–15 лет он отправляет свои математические трактаты в Лионскую академию, пишет работы по ботанике, разрабатывает новые конструкции воздушных змеев, изобретает новый международный язык и пишет стихи.
Говорят, однажды родители Андре пригласили к сыну учителя математики. Уже на первом занятии стало ясно, что Ампер – далеко не рядовой ученик. «Ты умеешь извлекать корни из чисел?» – спросил наставник юношу. «Нет, – последовал ответ, – но зато я умею интегрировать!» Впоследствии учителю пришлось отказаться от уроков, так как его опыта было явно мало для обучения такого ученика.
Французская революция застала отца семейства – Жан-Жака Ампера на должности прокурора и королевского советника в Лионе. Взятие Бастилии и последовавшие за ним преследования инакомыслящих дорого обошлись родным Андре Мари: 24 ноября 1793 г. Жан-Жак Ампер был гильотинирован. Помимо этого несчастья семье пришлось пережить ещё одно потрясение: от туберкулёза умерла Антуанетта, старшая из сестёр.
Для 18-летнего Ампера эти невзгоды стали невероятно тяжёлым испытанием. Пару лет он с трудом пытается взять себя в руки, оставаясь одиноким, неопрятным и неловким юношей. Порой он разговаривает сам с собой, громко декламирует латинские стихи и ещё, видимо от перегрузки зрения постоянным чтением, страдает от близорукости. Впрочем, последнее обстоятельство удалось побороть, приобретя очки, что привело молодого человека в неописуемый восторг.
Выходу из «чёрной полосы» способствовала встреча Ампера с Катрин Каррон, с которой после трёх лет свиданий они обвенчались в 1799 г. Семья стала местом взаимопонимания и поддержки, а также хранилищем семейной истории: сына, родившегося в 1800 г., молодые Амперы назвали Жан-Жаком – в честь деда. Средством заработать на жизнь Ампер выбрал частные уроки по математике. Репетиторство кормило его ещё до женитьбы (после смерти отца нужно было помогать родным), а теперь, ему разрешают преподавать в Центральной школе города Бурга. Место было не из лучших: скучные преподаватели-чиновники, убогая лаборатория и скудное жалование, повседневные будничные заботы и, вдобавок, необходимость жить отдельно от жены и сына, оставшихся в Лионе. Однако давняя тяга к науке не оставляет Ампера и в эти трудные годы: он экспериментирует с электричеством и магнетизмом, а на заседании Лионской академии, в присутствии знаменитого Вольта, он впервые высказывает идею о единстве электрических и магнитных явлений. Параллельно с физикой молодой учёный занимается исследованиями по теории вероятностей. Именно им посвящена его работа «Соображения о математической теории игры», опубликованная в 1802 г. Благодаря тому, что его заметили ведущие учёные того времени, Амперу предлагают должность преподавателя в Лионском лицее. К слову, предложение исходило от того самого Д’Аламбера, на книгах которого Ампер был воспитан. Таким образом, с 1803 г. учёный преподаёт в лицее, а два года спустя, в 1804-м, его назначают репетитором Политехнической школы в Париже. Эта высшая школа была организована в 1794 г. для подготовки высокообразованных технических специалистов с глубокими знаниями физики и математики. Казалось бы, жизнь вошла в удобную и спокойную колею: финансовая обеспеченность, любимая работа и возможность вернуться в Лион к семье… Но как раз в этот момент учёного настигает очередное испытание: умирает любимая Катрин, оставляя Ампера вдовцом и отцом-одиночкой.
С задачей достойного воспитания сына Ампер, в общем-то, справился: Жан-Жак Ампер станет впоследствии известным филологом. Но до этого пока далеко. Сейчас же учёный перебирается в Париж и с головой уходит в работу. Работа в Политехнической школе идёт успешно, коллеги довольны Ампером, но, видя его душевные муки от потери любимой, решают ему помочь… Как покажет время, помощь эта не только не исцелила его страданий, но радикально их усугубила. Женитьба на 26-летней Жанне Франсуазе, с которой Ампер познакомился по совету коллег, закончилась вскоре тем, что вздорная, эгоистичная и алчная супруга попросту выставила его за порог. Попытки Ампера помириться с супругой, хотя бы во имя родившейся во втором браке дочери, успеха не возымели. В итоге, лишённый не только семьи, но и крова, учёный вынужден теперь временно ютиться в одном из помещений Министерства внутренних дел.
Тем временем Ампера назначают профессором математического анализа и экзаменатором по механике в Политехнической школе. Кроме профессорских хлопот, он также работает в Консультативном бюро ремёсел и с 1808 г. вступает в должность главного инспектора университета, на которой он останется в течение долгих 28 лет – до конца своей жизни. Самый продуктивный период в его научном творчестве наступает с 1814 г., после избрания его в Академию наук за заслуги в области математики. Как-то раз друг Ампера, Франсуа Жан Доминик Араго, сделал в Париже сообщение о работах датского физика Ганса Христиана Эрстеда. Знаменитый датчанин в 1820 г. обнаружил магнитное действие электрического тока: в его опыте ток, протекавший по проводу, воздействовал на находившуюся рядом магнитную стрелку. Несмотря на то, что большинство учёных отнеслись к этой новости довольно равнодушно, Ампер настолько вдохновился опытами Эрстеда, что, отложив все дела, закрылся в своей комнатушке и в течение двух недель провёл ряд экспериментов по электромагнетизму.
Вопреки бытовавшему в тогдашней науке мнению о существовании (по аналогии с электрическими) магнитных зарядов, Ампер выдвинул гипотезу о том, что магнитных зарядов не существует, а причиной магнетизма следует считать направленное движение электрических зарядов или электрический ток. Далее учёный устанавливает закон взаимодействия проводников, по которым протекает ток; закон этот был назван впоследствии его же именем. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных – отталкиваются. Эффект взаимодействия проводов с током и магнитных полей сейчас используется в электродвигателях, в электрических реле и во многих электроизмерительных приборах.
Кроме того, учёный установил правило для определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку, известное сегодня как правило Ампера. Таким образом, сорокапятилетний Ампер разработал теорию магнетизма, а в качестве практического её применения предложил использовать электромагнитные процессы для передачи сигналов (через девять лет, в 1829 г. он сконструирует для этой цели электромагнитный телеграф).
Спустя два года, в 1822 г., им был открыт магнитный эффект катушки с током, для которой Ампер, не долго думая, придумал название «соленоид». Он утверждал, что магнитные поля соленоида с током и постоянного магнита – суть одно и то же, а ещё предложил помещать металлический сердечник из мягкого железа внутрь катушки для усиления магнитного поля. Так появился на свет первый в истории электромагнит.
Значение открытий Ампера трудно переоценить. Одну из самых удачных оценок его вкладу в науку дал основоположник теории электромагнитного поля Джеймс Кларк Максвелл: «Исследования Ампера, в которых он установил законы механического взаимодействия электрических токов, принадлежат к числу самых блестящих работ, которые были проведены когда-либо в науке… Его сочинение совершенно по форме и недосягаемо по точности выражений».
Наряду с физикой, Ампер занимается математикой, ботаникой, философией и химией. Последняя обязана ему открытием, независимо от Амедео Авогадро, закона равенства молярных объёмов различных газов. Слава Ампера стремительно растёт, его посещают знаменитые физики, он получает ряд приглашений из других стран выступить с докладами о своих работах. Но здоровье учёного подорвано, а материальное положение – неустойчиво. Работа в Политехнической школе и инспекторские обязанности тяготят Ампера, который мечтает преподавать курс физики, а не математики, и преподавать нетрадиционно, включив в курс новый раздел – электродинамику, творцом которой он сам являлся. Лучше всего для этого подходило одно из старейших учебных заведений Франции – Коллеж де Франс. После ряда неприятностей и интриг в 1824 г. Ампер был избран на должность профессора Коллеж де Франс, где возглавил кафедру общей и экспериментальной физики.
Очевидно, что превратности жизни, стали для Ампера толчком к поиску надёжной опоры. Таким фундаментом для учёного стала христианская вера. «Как велик Бог и как ничтожно наше знание», – говорил Ампер. Об источниках своей веры он заявлял: «Самое убедительное доказательство бытия Бога – это гармония средств, при помощи которой поддерживается порядок во Вселенной. Благодаря этому порядку живые существа находят в своём организме всё необходимое для развития и размножения своих физических и духовных способностей». Вот почему познание Бога и его творения шли рука об руку в истории Андре Мари Ампера. И вот почему он подчёркивал, что «познанием дел творения мы возвышаемся к Творцу и отчасти даже созерцаем Его Божественные свойства».
10 июня 1836 г. учёный умер в Марселе от воспаления лёгких и был погребён на кладбище Монмартр в Париже. На его надгробном памятнике высечены слова: «Он был так же добр и так же прост, как и велик». Имя Ампера было внесено в список величайших учёных Франции, помещённый на первом этаже Эйфелевой башни.