图:佚名,1836 年前(公有领域)
安德烈-马里·安培
André-Marie Ampère1775–1836 · 生于法国里昂 · 法国
在听说奥斯特实验的一周之内,就建起了电动力学
「听学者说话,但只用一只耳朵听。」
—— 1805 年 9 月的沉思手稿(据法文原文意译)
一份从哥本哈根寄来的四页小册子,在 1820 年秋天改变了安培的后半生。阿拉戈在巴黎科学院当众复现了那个实验,通电的导线让磁针偏了。台下坐着的安培四十五岁,此前的正业是数学和化学。一周后他带着自己的实验回到科学院;再一周,又一篇。到那年年底,一门叫「电动力学」的学科已经有了骨架——连这个词都是他造的。
从里昂的废墟里长出来
安培没上过学。父亲让他在自家藏书里自己走,据说他十二岁读完了狄德罗和达朗贝尔的《百科全书》。1793 年,里昂在大革命中陷落,担任治安法官的父亲被送上断头台。安培病了一整年,此后一生都带着某种精神上的不稳定。1803 年妻子病故,又添一道。
两周之内
奥斯特看到的是电流拨动磁针。安培立刻往前多想了一步:撇开磁铁不论,两股电流彼此之间会不会也有力?
他把两根导线平行架起来通电,答案是有:同向相吸,反向相斥。这一步比奥斯特那一步更深——如果电流之间本来就有力,磁就未必是一种独立的东西。他接着把导线绕成螺旋通电,做出一个两端有南北极、行为与条形磁铁毫无二致的东西:螺线管。
磁铁里流着看不见的电流
1822 年他把这条路走到尽头:既然通电线圈就是磁铁,那反过来,磁铁会不会本来就是无数条极小的电流环?那个年代连原子的结构都还一无所知,这个「分子电流」假说近乎孤注一掷。一个世纪之后,电子的轨道运动与自旋证明他押对了方向。
麦克斯韦口中的「电学的牛顿」
1827 年,他把七年的工作收进《电动力学现象的数学理论》。麦克斯韦后来称这本书是「科学史上最辉煌的成就之一」,称安培是「电学的牛顿」。
安培自己的一生并不辉煌。他晚年为学制改革奔走,郁郁不得志,1836 年在马赛视察学校途中病逝。墓碑上是他自选的两个拉丁词:Tandem felix——终于幸福了。
代表方程
两平行电流间的作用力
两根通电导线会互相吸引或排斥,力的大小取决于两边的电流和它们的间距。电流的单位「安培」,长期就是用这条式子来定义的。
伟大发现
出处
正文所据的原始文献与可靠二手材料。带链接的可直接查看原文。
- 1.安培《仅由实验推出的电动力学现象数学理论回忆录》(巴黎,1827)
- 2.安培《关于电磁现象新研究的札记》,《物理学年鉴》第 72 卷(1822 年德译)
- 3.奥斯特《关于电流对磁针作用的实验》(哥本哈根,1820)——电与磁第一次被连上,全文可读
- 4.安培《致贝托莱伯爵的信:论按组成其整体粒子的分子数目与排列确定物体化合比例》,《化学年鉴》第 90 卷第 43–86 页(1814)