安德烈·玛丽·安培(法国物理学家、化学家和数学家)

安德烈·玛丽·安培（法语：André-Marie 安培，1775年1月22日-1836年6月10日），出生于里昂，法国物理学家、数学家、化学家，经典电磁学的创始人之一。

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年被选为伦敦皇家自然知识促进学会会员。此外，安培还是比利时皇家科学文学与艺术学院外籍院士，德国柏林科学院外籍院士和瑞典皇家科学院外籍院士。1836年6月10日，安培在因公去马赛的途中离世，终年61岁。

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。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。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。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。

人物生平

早年经历

安培1775年1月22日生于里昂。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)。。当时正值法国启蒙运动的鼎盛时期，让-雅克·卢梭（Jean-Jacques Roussea）在他的论文《爱弥儿》（Émile）中阐述的教育理论是安培的教育基础。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。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。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。

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。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。少年时期安培没有受过正规系统的教育。安培13岁时从里昂学院图书馆外借了雅各布·伯努利和莱昂哈德·欧拉的数学著作，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。在那里，他学到了微分和积分的概念。安培16岁时即学习了德尼·狄德罗和让·达朗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。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。他的哲学知识也在一定程度上塑造了他的科学发现方法。为了学习莱昂哈德·欧拉、约瑟夫·拉格朗日和雅各布·伯努利的著作，安培还自学了拉丁文。除拉丁文外，安培还通晓意大利语和希腊语。

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。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。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。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，詹姆斯·麦克斯韦称其为电磁学的牛顿。

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。第一次国内革命战争期间，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，政治家马克西米连·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。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。雅各宾派领袖让-保尔·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。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。

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。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。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。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。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。1808年，安培被任命为法兰西大学总学监，此后一直担任此职。1814年安培参加了法国科学会，被选为帝国学院数学部成员；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。1818年，安培开始担任巴黎大学总督学。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。

1820年7月，丹麦物理学家汉斯·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。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。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。

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。1824年，安培担任法兰西学院实验物理学教授。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 数学ématique des phénomènes électrodynamiques）一书。同年，安培被选为伦敦皇家自然知识促进学会会员。此外，他还当选为柏林科学院和斯德哥尔摩科学院院士。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，詹姆斯·麦克斯韦称其为电磁学的牛顿。

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。1800年，他们的儿子让-雅克·安东尼·安培（Jean-Jacques Antoine 安培，1800-1864）出生。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。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。

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。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，如安倍晋三环路定理、安倍定则、安倍定律等。这些成果推动了电磁学的发展。

发明了电流计

1820年，安培首先引入了电流、电流等名词。安培还发现，电流在电感线圈中流动的时候表现出来的磁性和磁铁相似，创制出第一个螺线管，在这个基础上发明了探测和量度电流的电流计。

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。三个月后，毕奥和萨伐尔在皮埃尔-西蒙·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（安培 circuital theorem）。

发现了安培定则

在汉斯·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。

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。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。

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。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。安培是第一个把研究动电的理论称为“电动力学”的人。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。

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里·戴维（Humphry Dav）同时认识到元素氯和碘；比意大利化学家阿莫迪欧·阿伏伽德罗（L. R. Amedeo C. Avogadro）晚3年导出阿伏伽德罗定律。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。

主要论著

书籍

论文

主要荣誉

人物评价

詹姆斯·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）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 电学 and Magnetism）中称安培为"电学中的牛顿"。

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。”

后世纪念

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（），为纪念安培在电学上的巨大贡献把它的单位命名为安培（）。

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。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。