氢原子百科 
安德烈·玛丽·安培（法语：André-Marie Ampère，1775年1月22日[注2]-1836年6月10日），出生于法国里昂[2]，法国物理学家、数学家、化学家，经典电磁学的创始人之一。[1][4]
1799年，安培开始系统研究数学，1805年定居巴黎，担任法兰西学院的物理教授，1814年参加了法国科学会并当选巴黎科学院院士，1818年担任巴黎大学总督学，1827年被选为英国皇家学会会员。[15][16]此外，安培还是比利时皇家科学文学与艺术学院外籍院士[18]，德国柏林科学院外籍院士[19]和瑞典皇家科学院外籍院士[18]。1836年6月10日，安培在因公去马赛的途中离世，终年61岁。[1]
安培是近代物理学史上功绩显赫的科学家，特别在电磁学方面的贡献尤为卓著，最主要的成就是1820年～1827年对电磁作用的研究。[16][20]在此期间，安培推导出了电动力学的基本公式，建立了电动力学的基本理论，成为电动力学的创始人。[16][21]随后安培相继总结出安培定律、安培环路定理、安培定则和分子电流等，并首次制造出测量电流的电流计。[22][11][23]为了纪念安培在电学上的贡献，电流的国际单位“安培”即以其姓氏命名，他的名字也是刻在埃菲尔铁塔上的72个名字之一。[1][4]
早年经历
安培1775年1月22日生于法国里昂。[2]安培的父亲让·雅克·安培（Jean-Jacques Ampère）是当地有名的丝绸商人，母亲是让娜·安托瓦内特·德苏蒂耶尔·萨西·安培（Jeanne Antoinette Desutières-Sarcey Ampère)。[3][24]。当时正值法国启蒙运动[注3]的鼎盛时期，卢梭（Jean-Jacques Roussea）[注4]在他的论文《爱弥尔》（Émile）中阐述的教育理论是安培的教育基础。[21][18]卢梭主张孩子应当学会劳动，要让孩子返回“自然”，在朴素的环境中成长，自由自在地发展其个性。这样，才能达到教育的目的。[25][28]让·雅克·安培是卢梭哲学的崇拜者，因此，在安培七岁时，安培的父亲就把家迁到法国里昂郊外波莱米厄附近的一个农庄，安培在那里度过了他的童年和少年时代。[29][18][24]从此离开城市的小安培就在父亲为他建起的家庭图书馆里自学。[24]
年少时安培就显出卓越的数学才能，在他还没有完全理解和使用字母和数字之前，安培就会用小石头和其他物品进行计算。[12]安培的父亲学识渊博，1791年起担任和平法官，他积极参与儿子的早期教育。[12]少年时期安培没有受过正规系统的教育。[16]安培13岁时从里昂学院图书馆外借了伯努利[注5]和欧拉[注6]的数学著作，尝试着阅读。后来，他还去里昂商学院旁听了父亲的一位朋友阿贝·达布龙（Abbé Daburon）教授的数学课程。[18]在那里，他学到了微分和积分的概念。[18]安培16岁时即学习了狄德罗和达兰贝尔合编的二十卷法文版《百科全书》，由此唤起了他对自然科学以及哲学的兴趣。[33]安培18岁时，他基本已经完成数学知识的学习。安培兴趣广泛，对历史、旅行、诗歌、哲学及自然科学等多方面都有涉猎。[1]他的哲学知识也在一定程度上塑造了他的科学发现方法。[34]为了学习欧拉、拉格朗日[注7]和伯努利的著作，安培还自学了拉丁文。[37]除拉丁文外，安培还通晓意大利语和希腊语。[33]
安培是一位虔诚的天主教信徒。他是圣文森特·德·保罗协会（Society of St. Vincent de Paul）的主要创始人弗雷德里克·奥扎南（Bl. Frédéric Ozanam）的导师，奥扎南曾在安培家族呆过一段时间。[38]据天主教百科全书记载，安培在他妻子去世的那天写了两首诗来怀念他的妻子。妻子的去世让他对信仰有所怀疑，他在给朋友的信中曾说怀疑是一个人在地球上遭受的最大痛苦。但随着时间的推移，安培的疑虑逐渐消退，他在自己的脑海中形成了信仰与科学的联盟。[38]1806年8月，安培与让娜-弗朗索瓦丝·波托（Jeanne-Françoise Potot）结婚，但在女儿诞生后二人离婚。[3]1836年6月10日，安培在因公去马赛的途中猝然离世，终年61岁，麦克斯韦称其为电磁学的牛顿。[1][39]
工作生涯
1789年7月14日，法国第一次资产阶级大革命正式爆发。[40]大革命期间，法国不断涌现激进的政治理念与口号，“自由、平等、博爱”是其中的典型代表。随后，政治家罗伯斯庇尔在一次国会演讲中提到了这句话。“自由、平等、博爱”作为国家格言被列入后来的历次法国宪法之中。[41]1793年是法国大革命的顶点，代表社会底层的山岳党推翻了温和的吉伦特党，把持了救国委员会和公安委员会，实行严厉的暴力政治，把大量的僧侣、贵族、保王党人和吉伦特党人处死。雅各宾派领袖马拉的遇刺让仇恨和恐怖愈演愈烈，一场反抗暴政的革命最终演变成一场暴力运动。仅在1793至1794年雅各宾恐怖政治最盛期间，巴黎和各地被处以死刑的人数就高达四万人。[42]安培的父亲因职务原因涉入党派斗争，在1793年被雅各宾派送上了断头台。伤心欲绝的安培陷入迷茫之中，一度中止学习。[38][24]
1801年，安培被聘为博各学院物理学与化学教授，1802年他在布雷斯地区布尔格中央学校任物理学和化学教授。[1]1803年，安培发表了数学论文《博弈中的数学理论》，由于论文中出色的数学推导，安培被举荐为数学教授。[24]1804年，安培开始在巴黎科技工艺学校任教，并在1807年成为那里的数学教授。[1]安培在入选科学院之前的几年里从事了大量的科学研究，研究课题包括数学、物理和化学。[43]在此期间他发表了一系列科学著作，内容包括概率论、数学在解决力学问题中的应用和数学分析方面的问题。[15]1808年，安培被任命为法国帝国大学总学监，此后一直担任此职。[1]1814年安培参加了法国科学会，被选为帝国学院数学部成员；[44][16]同年，安培发表了《论偏微分方程的积分》，提出了各种偏微分的积分方法，由于这项成就，年仅39岁的安培当选为巴黎科学院院士。[15][24]1818年，安培开始担任巴黎大学总督学。[16][44]安培不仅是一位成功的数学教授，还于1819年-1820年在巴黎大学教授哲学和天文学等科目，并于1819年主持巴黎大学哲学讲座。除了教书，他还从事科学和数学研究。[44][16][45]
1820年7月，丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特（Hans Christian Oersted）发现电流可以产生磁现象，安培在了解到奥斯特提出的“电流磁效应”理论后，仅用了短短一个月就提出了自己的电磁理论。[24][20]1820年9月25日，安培发现两根载流导线存在相互影响，相同方向的平行电流彼此相吸，相反方向的平行电流彼此相斥；对两个线圈之间的吸引和排斥也作了讨论。[20]通过一系列经典的和简单的实验，他认识到磁是由运动的电产生的。安培用这一观点来说明地磁的成因和物质的磁性。他提出分子电流假说：电流从分子的一端流出，通过分子周围空间由另一端注入；非磁化的分子的电流呈均匀对称分布，对外不显示磁性；当受外界磁体或电流影响时，对称性受到破坏，显示出宏观磁性，这时分子就被磁化了。[20]
1821年～1825年，安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验，并根据这四个实验导出两个电流元之间的相互作用力公式。[20]1824年，安培担任法兰西学院实验物理学教授。[1]1827年，安培将他对电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》（Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques）一书。[24]同年，安培被选为英国皇家学会会员。此外，他还当选为柏林科学院和斯德哥尔摩科学院院士。[16]1836年6月10日，安培在因公去马赛的途中猝然离世，终年61岁，麦克斯韦称其为电磁学的牛顿。[1][39]
个人生活
1799年，安培与朱莉·卡隆结婚（Julie Carron），为了养家，安培成为一名数学教师。[12]1800年，他们的儿子让-雅克·安东尼·安培[注1]（Jean-Jacques Antoine Ampère，1800-1864）出生。[14][12]1803年，安培的妻子卡隆却因病去世，安培再度陷入了无尽的悲伤。[24]1806年8月，安培与让娜-弗朗索瓦丝·波托（Jeanne-Françoise Potot）结婚，但在女儿诞生后二人离婚。[3]
主要成就
安培是近代物理学史上功绩显赫的科学家，特别在电磁学方面的贡献尤为卓著，最主要的成就是1820年～1827年对电磁作用的研究。[16][20]从1814年参加科学会开始，在以后的二十多年中，他发现了一系列的重要定律、定理，如安倍环路定理、[11]安倍定则、[10]安倍定律等。这些成果推动了电磁学的发展。[16][21]
发明了电流计
提出安培环路定理
1820年，丹麦物理学家汉斯·奥斯特(Hans Christian Oersted)在一次讲座上偶然发现通电的导线让旁边的小磁针偏转了一下，奥斯特针对这个现象进行研究后发现了电流的磁效应。[22][46]三个月后，毕奥和萨伐尔在拉普拉斯的帮助下找到了电流在空间中产生磁场大小的定量规律——毕奥-萨伐尔定律。随后，安培发现了一个更实用更简单的计算电流周围磁场的方式，这就是安培环路定理（Ampere circuital theorem）。[22][11]
发现了安培定则
在奥斯特发现了电流的磁效应后，法兰西科学院院士安培马上意识到这是个重大的发现，他立刻开始重复奥斯特的实验，并进一步深入拓展，不久，他向法国科学院报告了一篇论文，提出了磁针转动方向和电流方向的关系服从右手螺旋定则，这个定则被命名为安培定则，安培定则奠定了电磁学的基础。[21][10][47]
提出分子电流假说
受到1820年奥斯特发现电生磁现象的启发，在1822年，安培提出了有关物质磁性本质的假说，他认为一切磁现象的根源是电流，任何物种的分子中都存在有圆形电流，称为分子电流。[48][49]由于分子电流的存在，每个磁分子成为小磁体，两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的，它们产生的磁场互相抵消，对外不显磁性。当外界磁场作用后，分子电流的取向大致相同，分子间相邻的电流作用抵消，而表面部分未抵消，它们的效果显示出宏观磁性。安培的分子电流假说在当时物质结构的知识甚少的情况下无法证实，它带有相当大的臆测成分；在今天已经了解到物质由分子组成，而分子由原子组成，原子中有绕核运动的电子，安培的分子电流假说有了实在的内容，已成为认识物质磁性的重要依据。[21]
总结了电流元之间的作用规律—安培定律
为了进一步说明电流之间的相互作用，1821～1825年，安培做了关于电流相互作用的四个精巧的实验。[20]安培运用高度的数学技巧总结出电流元之间作用力的定律，描述两电流元之间的相互作用同两电流元的大小、间距以及相对取向之间的关系，后人称之为安培定律。[21]安培是第一个把研究动电的理论称为“电动力学”的人。[21]1827年，安培将他的电磁现象的研究综合在《电动力学现象的数学理论》一书中，这是电磁学史上一部重要的经典论著，对以后电磁学的发展起了深远的影响。[20]
数学及化学领域的研究
此外，安培曾研究过概率论和积分偏微分方程，显示出他在数学方面奇特的才能。他还做过化学研究，几乎与英国化学家汉弗莱·戴维（Humphry Dav）[50]同时认识到元素氯和碘；比意大利化学家阿伏伽德罗（L. R. Amedeo C. Avogadro）[51]晚3年导出阿伏伽德罗定律。[20]安培还论证过恒温下体积和压强之间的关系，还试图寻找各种元素的分类和排列顺序关系。[18]
书籍
| 年份 | 著作名称 | 出版社 | 简介 |
|---|---|---|---|
| 1820年 | 《化学与物理年鉴》 （Annales de Chimie et de Physique）[52] | Annales de Chimie | 安培叙述了当地磁被中和时，电流使磁针产生切向定向以及他对线性导线之间电动力的演示[53] |
| 1822年 | 《电动力学的观察汇编》 （Recueil d'observations électrodynamiques）[54] | Crochard | 包含各种回忆录、通知、科学信件或期刊著作的摘录，涉及两种电流的相互作用，以及存在于电流和电流之间的现象[5][6] |
| 1824年 | 《电动力学装置说明》 （Description d'un appareil électro-dynamique）[55] | Chez Crochard | 对电力装置的描述[56] |
| 1826年 | 《电动力学的起源》 （Théorie des phénomènes électro-dynamiques, uniquement déduite de l'expérience）[57] | Méquignon-Marvis | 叙述了安倍在总结电力学的规律和经验，提出出安培定律的过程[58] |
| 1827年 | 《电动力学中的数学》 （Théorie mathématique des phénomènes électro-dynamiques）[59] | Rue Jacob | 叙述了安培利用数学方面的知识推导安培的过程[60] |
| 1827年 | 《电动力学理论》 （Electrodynamics）[61] | - | 叙述安培总结前人的经验，利用数学知识论证和提出电力学的理论[8] |
论文
| 年份 | 著作名称 | 发行商 | 简介 |
|---|---|---|---|
| 1802年 | 《关于游戏数学理论的思考》 （Considérations sur la théorie mathématique dujeu） | Lyon Chez les frères Perisse | 提出数学研究要以事实依据为前提，不要把理论与实际结果相互混淆的思想[62] |
| 1803年 | 《博弈中的数学理论》 （Mathematical Theory of Games） | - | 讲述了赌博者面临的输赢概率[24][63] |
| 1822年 | 《关于电和磁的新发现》 （Exposé des nouvelles découvertes sur l'électricité et le magneétisme） | Rue de I'École-de-Medecine | 叙述了当时电和磁之间发展成果[64] |
| 1834年 | 《科学哲学论文》 （Essai sur la philosophie des sciences） | Bachelier | 对所有人类知识进行自然分类，同时将分析的结果进行阐述[65] |
主要荣誉
人物评价
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）[注8]称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一，他在《电学与磁学论文集》（Treatise on Electricity and Magnetism）中称安培为"电学中的牛顿"。[68][69]
安培曾在里昂商学院旁听阿贝·达布龙（Abbé Daburon）教授的数学课程，在那里，他学到了微分和积分的概念。教授给安培的评语是：“数学的困难无法阻挡他前进的脚步。”[18]
国际单位制
安培是国际单位制中7个基本单位之一。当初引进安培这个单位就是因为随着电磁学的发展，原有的基本单位（长度、时间、重量等）已经不够用了。如果仍然用原来的基本物理量推导出其他物理量，不仅繁琐，而且会推导出荒谬的结论。因此，在1881年国际电学大会上正式决定增加个基本量—电流强度（），为纪念安培在电学上的巨大贡献把它的单位命名为安培（）。[47][70]
埃菲尔铁塔
1889年，法国工程师古斯塔夫·埃菲尔（A. Gustave Eiffel，1832-1923）在巴黎建造了著名的埃菲尔铁塔。[71]他将72位法国科学家、工程师、数学家与其他知名人士的名字刻在埃菲尔铁塔上，古斯塔夫·埃菲尔以此来铭记他们做出的贡献。这些雕刻都位于铁塔第一个平台下方四周的壁面上，每个字母约60厘米高，且只刻有每个人的姓。这部分雕刻在20世纪初曾经被油漆覆盖，但于1986-1987年修复过程中重新展现出来，其中包括安培。[4]
索恩河畔的壁画墙
在法国里昂索恩河畔，有一面壁画墙，面积约800平方米、高达7层楼，墙上画有30位里昂名人和他们的故事，其中站在阳台上手拿书本的就是法国著名物理学家安培。[72]
安培广场
里昂人对这位物理学家十分尊崇，特意把雨果大街上的一个广场命名为安培广场，并竖起了他的铜像。[73]
安培号轮渡
2015年5月19日，全球首艘电动车客渡船在挪威投入运营，该轮渡被命名为安培（Ampere）号。[74]
安倍图形处理器架构
安培山
1976年，月球上的一座环形山被命名为“安培山”（Mons Ampère）。[18][76]
怀表变卵石
一次安培到外地讲学，经过河边的时候，他随手拣起一块鹅卵石边走边琢磨是什么力让石头变得圆滑。想着想着，又把“石头”扔到河里。到目的地后，他习惯地掏怀表看时间，拿出来的却是一块鹅卵石。原来，怀表已被扔进了河里。[77]
车棚做黑板
一次，安培在街上散步，突然想起一道物理问题。他迅速从口袋里掏出粉笔，走到一块“黑板”前演算。突然，“黑板”开始移动，他便追随“黑板”继续演算，直到路人大笑才打断了他的思路。他停下来一看，原来“黑板”是一个马车的黑车棚。[77]
忘记拿破仑的邀约
安培曾经被邀请和拿破仑一起共进午餐，但他却把这件事情忘得一干二净，根本没露面。安培的心不在焉和他的个人经历相关，他的父亲在法国大革命中被送上了断头台；他深爱的妻子婚后纪念去世。1836年安培临终时为自己的墓碑上所选的话是：“最后终于幸福了。”[78]
安培不在家
安培对自然科学有着近乎痴迷的学习热情，为了不让别人打扰他，安培在自己家的门口写了“安培不在家”的提示牌。一天，他从外面走路回家时，头脑中还思考着自己研究的东西，结果自己走到门口时，叹了一声，“哎，原来安培不在家啊。”于是他扭头又走了。[8]
参考资料 78
- 参考 1
- Timeline of 1 item related to Andre-Marie Ampere from 1820–1820 — royalsociety.org
- Andre Marie Ampere — gatech.edu
- 埃菲尔铁塔上的数学家 — 中国科学院物理研究所
- Catalog Record: Recueil d'observations e?lectro-dynamiques :... | HathiTrust Digital Library — HathiTrust
- Recueil d'observations électrodynamique — cnrs.fr
- Mémoiresurlathéoriemathématiquedesphénomènesélectro — stanford.edu
- 七个电学计量单位是怎么来的?| 世界计量日 — 澎湃新闻
- 参考 9
- 参考 10
- 真空中的安培环路定理 — 上海交通大学
- André-Marie Ampè — nationalmaglab.org
- Jean-Jacques AMPèRE — academie-francaise.fr
- 世纪文艺复兴”的概念 — 华东师范大学历史学系
- 参考 15
- 安培 — 上海交通大学
- André Marie Ampere, 1775–1836 — Nature
- 中学物理课本之外的安培丨陈关荣 — 腾讯网
- Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften — bbaw.de
- 安培 — 重庆大学
- 安培(1775—1836) — 湖南人文科技学院
- 最美的公式：你也能懂的麦克斯韦方程组 — 中国科学院物理研究所
- 参考 23
- 电学大师——安培 — 央视科教
- 传者大讲堂|崇明:世界文明史系列讲座第七讲——法国史 — 中国传媒大学
- 20位哲学大师100句箴言 — 长沙理工大学
- 让·雅克?卢梭:法律 — 中国政法大学人文学院
- 劳动教育:人全面发展的重要场域——卢梭自然主义劳动教育思想评析 — 西南大学西南民族教育与心理研究中心
- 参考 29
- Daniel Bernoulli — gatech.edu
- Leonhard Euler(1707-1783) — fsu.edu
- Leonhard Euler — sjtu.edu.cn
- 参考 33
- 参考 34
- 数学史话 — sjtu.edu.cn
- Joseph-Louis Lagrange Nahla Seikali — berkeley.edu
- 参考 37
- André-Marie Ampère — catholicscientists.org
- 参考 39
- 7月14日：攻占巴士底狱 — 新华网
- 法国的左翼思想传统及其在当代的逐渐没落 — 澎湃新闻
- 法国大革命爆发230年：激情和恐惧给暴力带来合法性 — 新京报
- 参考 43
- 安培 — 重庆大学
- Andre Marie Ampere was a French physicist and mathematician and is known for being a founder of classical electromagnetism. — physicsbook.gatech.edu
- 谁发现了电流的磁效应? — 湖南省工业和信息化厅 湖南省国防科技工业局
- 七个电学计量单位是怎么来的？｜世界计量日 — 中国物理学会期刊网
- 物质的态与相 — 中国科学院物理研究所
- 参考 49
- Davy Lamp — woodlibrarymuseum.org
- Amedeo Avogadro — sciencehistory.org
- 参考 52
- The New Science of Electrodynamics - 1820 André-Marie Ampère (1775 - 1836) — sparkmuseum.com
- 参考 54
- 参考 55
- Description d'un appareil électro-dynamique — fnac.com
- 参考 57
- Théorie des phénomènes électro-dynamiques, uniquement déduite de l'expérience, — loc.gov
- 参考 59
- THéORIE MATHéMATIQUE DES PHéNOMèNES éLECTRO-DYNAMIQUES UNIQUEMENT DéDUITE DE L'EXPéRIENCE — cnrs.fr
- 参考 61
- 参考 62
- André-Marie Ampère — nationalmaglab.org
- 参考 64
- 参考 65
- 麦克斯韦，到底有多牛？ — 中国科学院物理研究所
- James Clerk Maxwell — harvard.edu
- 参考 68
- 参考 69
- 参考 70
- Alexandre-Gustave Eiffel — nps.gov
- 丝路情缘系里昂 — 人民网
- 法国里昂 — 中国经济网
- 全球首艘电动车客渡船投入运营 — 中国船舶工业行业协会
- 又一个伟大的名字 看NV产品代号展现的科学史 — 电脑爱好者
- Mons Ampère — 国家天文科学数据中心
- 参考 77
- 参考 78
注释
- 让-雅克·安培（Jean-Jacques Ampère，1800-1864），法国历史学家。[13]
- 关于安培的出生日期目前有两个版本：英国皇家协会资料显示为1775年1月22日，Nature上是1月20日，此处采用英国皇家协会的说法1775年1月22日。[2][17]
- 启蒙（Enlightenment/Lumières），其英文和法语表述都有一个核心概念——“光”，这一概念暗示了思想启蒙的时代是带来光的时代。启蒙运动是十八世纪的一场重大思想文化运动，席卷了包括法国、英国、苏格兰、德国、意大利等的整个西方世界，其最重要特征就是帮助人们运用理性独立地思考问题。启蒙运动具有批判性和公共性的特点。[25]伏尔泰、孟德斯鸠和卢梭是启蒙运动中的重要人物。[25]
- 让-雅克 · 卢梭（Jean-Jacques Rousseau，1712年6月28日-1778年7月2日）法国十八世纪启蒙思想家、哲学家、教育家和文学家卢梭，不仅是民主政论家和浪漫主义文学流派的开创者，也是18世纪法国大革命的思想先驱，和启蒙运动代表人物之一。[26]他的著作包括《论科学与艺术》(1751年)、《论不平等的起源》(1755年)、《爱弥儿》(1762年)和《社会契约论》(1762年)。[27]
- 伯努利(Daniel Bernoulli, 1700.2.8～1782.3.17)，生于荷兰格罗宁根，瑞士物理学家、数学家、医学家，著名的伯努利家族中最杰出的一位，著有《流体动力学》等书籍。[30]
- 莱昂哈德·欧拉（Leonhard Euler，1707年4月15日—1783年9月18日），瑞士数学家、自然科学家。在巴塞尔大学读书期间，师从伯努利。[31]。欧拉是18世纪数学界的中心人物，是变分法的奠基人， 复变函数论的先驱者，在数论和微分方程等方面亦有重大成就。著有《无穷小分析引 论》一书，对微积分学、傅立叶级数的发展起了推动作用。 另有《微分学原理》《积分学原理》《代数基础》等书出版。[32]
- 约瑟夫·拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange，1736年—1813年），法国数学家、物理学家。他在数学、力学和天文学三个学科领域中都有历史性的贡献，其中尤以数学方面的成就最为突出。著作有《分析力学》《关于解数值方程》和《关于方程的代数解法的研究》等。[35][36]
- 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831年—1879年），出生于英国苏格兰爱丁堡，英国著名物理学家、数学家。除了奠定电磁理论、开创经典电动力学之外，他还是统计物理学的奠基人之一。[66][67]麦克斯韦受聘为剑桥大学首任实验物理学教授，并负责筹建该校第一所物理学实验室——卡文迪什实验室并担任该实验室的第一任主任。[66]