电磁学上的奠基者—安培

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真空中相距1米的两根无限长且圆截面可忽略的平行直导线内通过一恒定电流,当两导线每米长度之间产生的力等于2102牛顿时,则规定导线中通过的电流为1安培。

——国际单位安培的定义

1820年电流的磁效应被发现以后,电磁领域迅速成为物理界最热闹的地方,法国物理学家安培当然也不会放过这个机会。他经过6年的反复试验和数学推敲之后,提出了著名的“安培定律”,为电磁学开辟了一个更为广阔的天地。

1775年1月22日,安培生于里昂一个富商家庭。安培是个数学奇才,很小的时候就学会了数学的基本知识,12岁就开始学习微积分,18岁时已能重复拉格朗日的《分析力学》中的部分计算。24岁开始在里昂教授数学,并开始对数学进行系统地研究,后来撰写了概率论的论文,不仅引起了社会上的广泛注意,同时也为他在电磁学上的研究打下了坚实的数学基础。

安培最主要的成就集中在1820~1827年对电磁作用的研究上。在这七八年间,安培发现电流的相互作用规律、提出了右手定则(后被命名为安培定则)、发明了电流计、总结出安培定律等一系列重大突破。经他的努力,电磁学像拨云见日一样,变得无限的开阔。

在这么短的时间内,安培能取得如此大的成果,这在科学史上是不多见的,这当然和他的勤奋是分不开的。他工作不但勤奋刻苦,而且专心致志,甚至达到忘我的程度。据说有一次,安培在通往他任教的学校路上,一边走一边思索着一个电学问题。当经过塞纳河的时候,他随手拣起一块鹅卵石装进口袋。过一会儿,他又掏出那块“石头”扔到了河里。当他到学校后,走进教室,习惯地掏怀表看时间,却发现拿出来的是一块鹅卵石,而扔进了塞纳河的是自己的怀表。

关于他忘我思考,还有一个流传更为广泛的故事。一次,安培在街上散步,走着走着,想出了一个电学问题的算式,但找不到计算的地方而心急如焚。突然,他发现面前有一块“黑板”,就迫不及待地拿出粉笔,在上面运算起来。原来那“黑板”是一辆马车的车厢背面。马车走动了,他也跟着走,边走边写;马车越来越快,他就跑了起来,一心一意要完成他的推导,直到他实在追不上马车了才停下脚步、失望地望着远去的“黑板”,却没有觉察到笑得前仰后合的路人。

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,麦克斯韦称赞安培的研究工作是“科学上最光辉的成就之一”,还把安培誉为“电学中的牛顿”。

安培的成就是多方面的,在数学和化学方面也有不少贡献。他曾研究过概率论和积分偏微方程。他几乎与戴维同时认识元素氯和碘,并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。

1836年6月10日,安培因患急性肺炎,医治无效,在马赛去世,终年61岁。后人为了纪念他在电磁学上的杰出贡献,将电流的单位命名为“安培”。

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