André Ampére

André Marie Ampére se narodil v Polimieux u Lyonu v rodině zámožného a vzdělaného obchodníka Jeana Jacquesa Ampéra. André měl už odmalička nadání pro matematiku, dřív než uměl čísla a písmena, počítal pomocí oblázků. Ve vesnici nebyla škola, a proto se jeho vzdělávání ujal otec; začal ho učit latinsky a opatřil mu nezbytné knihy.

André Marie Ampére.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Ambrose Tardieu. Public domain.

Zázračné dítě

Netrvalo dlouho a malý André zvládl základní studium. Otec ho tedy vzal do knihovny v Lyonu, kde si vyžádal díla od bratrů Bernoulliů a Leonharda Eulera. Vůbec ho neodradil knihovník, který ho upozornil, že jde o nejobtížnější díla v knihovně. Ve dvanácti letech se André naučil základy diferenciálního počtu, ve třinácti letech znal základy třinácti jazyků, předložil lyonské Akademii věd svou první práci o kvadratuře kruhu, ve čtrnácti letech přečetl 20 svazků d´Alembertovy a Diderotovy francouzské Encyklopedie a v osmnácti Lagrangeovu Analytickou mechaniku.

Během Velké francouzské revoluce byl Ampérův otec považovaný za aristokrata a dne 24. listopadu 1793 na gilotině popraven. Tragická událost vyvolala u osmnáctiletého Ampéra hlubokou depresi, téměř rok nehnutě sedával nebo zrnko po zrnku rozděloval hromádku písku na dvě poloviny. Z duševního otřesu po smrti otce se nakonec dostal díky četbě spisů od římských básníků nebo spisů od Jean–Jacques Rousseaua, čtením knih z matematiky, fyziky, chemie, botaniky, filozofie a psaním básní.

První práce z matematiky

Ve 24 letech se Ampére oženil s Julií, která mu porodila syna Jeana–Jacquesa. Během čtyř šťastných let působil jako profesor matematiky, fyziky a chemie na École centrale v Bourg–en–Bresse. V té době napsal první dílo z matematiky z počtu pravděpodobnosti Des Considérations sur la théorie mathématique du jeu (Úvod do matematické teorie her), které získalo velmi dobré ohodnocení třeba od Jeana d´Alemberta a Pierra Laplace Ti mu v roce 1803 zajistili místo profesora fyziky a astronomie v lyceu v Lyonu. V roce 1803 zemřela jeho milovaná žena Julie na tuberkulózu.

Na École Polytechnique

V roce 1806 se oženil s Jean, dcerou svého bytného. Toto manželství bylo hned od počátku velkou katastrofou. Tchán rodinu vydědil, manželka mu sdělila, že nechce mít děti (přesto se jim narodila dcera Albína), a Jean a její matka mu dělaly ze života peklo. Přes svou katolickou víru se rozhodl pro rozchod. Sám pak s pomocí své matky vychovával obě děti.

Život v Lyonu už se nedal vydržet, a proto odešel na École Polytechnique do Paříže, kde působil nejprve jako repetitor matematické analýzy, od roku 1807 jako profesor matematiky a od roku 1809 jako vedoucí katedry vyšší matematiky a mechaniky a generální inspektor škol. V této době se věnoval především matematice. Za výzkumy v oblasti diferenciálních rovnic byl v roce 1813 jmenován členem pařížské Académie des Sciences, byl členem řady dalších evropských učených společností, včetně Royal Society.

V roce 1814 byl z politických důvodů na krátkou dobu zbaven svých funkcí (i když politicky aktivní nebyl). Jeho přátelé mu pomohli k rehabilitaci a místo získal zpět, i když s nižším platem. Pro lepší finanční situaci rodiny se rozhodl získat místo na College de France, ale podařilo se mu to až v roce 1823 a zastával pak obě profesury (profesury na École Polytechnique se vzdal až v roce 1828).

První objevy ve fyzice

André Marie Ampére se nevěnoval jen matematice, ale zpočátku své vědecké kariéry i chemii. Zjistil že fluor a chlor jsou prvky, zkoumal uranovou rudu, chtěl sestavit tabulku se známými prvky, v roce 1808 se zabýval Gay-Lussacovými a Mariottovými pracemi a chtěl vysvětlit atomovou teorii. Svou práci na pět let opustil a vrátil se k ní pak spíš z hlediska matematiky. Během této práce nalezl zákon, který je dnes přisuzován Amedeovi Avogadrovi, ale svou lhostejností se připravil o prvenství. Jeho objevy zůstaly na téměř dalších padesát let bez povšimnutí, ale pak vedly k dalším velkým objevům.

Jeho fyzikální výzkum sahá do doby pobytu v Bourg, když začal psát učebnici fyziky, kterou ale nedokončil. Prvním fyzikálním oborem, kterým se zabýval byla teorie světla. V roce 1815 publikoval práci o lomu světla, v roce 1816 obhajoval Fresnelovu vlnovou teorii světla proti Jeanu Biotovi a Pierre Laplaceovi, kteří hájili Newtonovu korpuskulární teorii.

Elektrický proud

V letech 1820 až 1827 se Ampére zabýval elektřinou, ke které ho přivedl Oerstedův objev magnetických účinků proudu. 4. září 1820 Francois Arago referoval na zasedání pařížské Académie des Sciences o Oerstedově pokusu, o týden později ho předvedl a 18. září téhož roku Ampére přednesl první výsledky řady pokusů, které během této krátké doby provedl.

Ampére jako první odlišil pojmy elektrické napětí a elektrický proud. Především poznal podstatu elektrického proudu jako pohybu nábojů, definoval směr elektrického proudu jako směr pohybu kladného náboje. Určil pravidlo pro směr elektrického proudu uvnitř galvanického článku, navrhl přístroj k měření jeho velikosti a nazval ho galvanometr (ve stejné době sestrojil Johann Schweigger podobný přístroj, který nazval multiplikátor).

Ampére zkoumal magnetické vlastnosti elektrického proudu, zavedl pojem severní a jižní pól magnetu a tzv. pravidlo plavce (dnes nazývané Ampérovo pravidlo pravé ruky). Vysvětlil vlastnosti magnetů tím, že v látce existují mikroskopické uzavřené proudové smyčky. Pomocí známého pravidla pravé ruky určil směr orientace indukčních čar a zformuloval zákon síly působící mezi elektrickými proudy. Do stejného výpočtu se pustil i Jean Biot, který vypočítal sílu působící mezi nekonečně dlouhým vodičem a magnetem. Pierre Laplace zkontroloval Ampérovy výsledky a potvrdil, že Biotův výsledek je jen speciálním případem obecného vztahu od Ampéra. V současnosti se proto vztah pro sílu mezi dvěma vodiči nazývá Laplaceovým zákonem. V říjnu 1820 společně se svým kolegou Aragem sestrojili pomocí cívky a magneticky měkkého železa první elektromagnet a poprvé tak upozornili na možnost výroby mnohem silnějších magnetů.

30. října 1820 Ampére na zasedání Académie des Sciences dokázal, že magnetické vlastnosti Země jsou způsobeny elektrickými proudy, které protékají v nitru Země v rovinách kolmých k zemské magnetické ose. Jejich příčinu viděl v náhodném seskupení hornin, z nichž pak vznikly galvanické články. O rok později tuto představu upřesnil a Zemi považoval za gigantickou cívku.

Tyto všechny zásadní objevy provedl během pouhých čtyř měsíců roku 1820 a přednesl je v Académie des Sciences přibližně v deseti přednáškách. Všechny své poznatky vložil do spisu z roku 1826 Mémoire sur la théorie mathematique des phénomenes électrodynamiques, uniguement déduite de l´expérience (O matematické teorii elektromagnetických jevů odvozených výlučně z experimentů), který se stal základem nové oblasti fyziky – elektrodynamiky.

Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Po roce 1827 opustil práce na poli fyziky a opět se zabýval matematikou, tentokrát napsal rozsáhlý spis Výklad principů variačního počtu. O Ampérovi se vyprávěly historky jako o roztržitém profesorovi. Podle jedné z nich, jednou, když šel na přednášku a byl hodně zmyšlený o jakémsi matematickém problému, vyndal z kapsy křídu a na stěně odpadkového koše prováděl výpočty. Ve chvíli, kdy získal výsledek, přijel vůz s odpadky a odvezl koš i s jeho výpočty. [5]

Závěr života neprožil Ampére příliš šťastně. Ke konci dvacátých let osmnáctého století prodělal Ampére těžký zápal plic, navíc se zhoršila finanční situace rodiny, on byl nucený přepínat své síly a i přes lékařský zákaz se dál věnoval vědecké práci. Při služebním pobytu v Marseille Ampére oněmocněl a za krátkou dobu 10. června zemřel. Později byl pochován na pařížském Montmartu. Na hrobě si přál mít nápis Tandem felix (Konečně šťasten).

Hrob André Marie Ampéra a jeho syna.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Ampérovy názory nebyly jeho současníky přijaty příliš vřele. Mezi jeho odpůrce patřil třeba Michael Faraday, Humphrey Davy, Jean Biot a Jöns Berzelius. Bitvy o prvenství některých objevů patřily k nejbolestnějším kapitolám Ampérova života. Až další generace uctily André Marie Ampéra, kterého už Arago jmenoval francouzským Newtonem.

Použité zdroje

[1] JÁCHIM, F. André Maria Ampére (1775–1836). Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, leden 2000, roč. 9, č. 5, s. 311–312. ISSN 1210–1761.

[2] KOLOMÝ, R. Život a dílo André Marie Ampéra (1775–1836). Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, červen 2006, roč. 15, č. 10, s. 629–635. ISSN 1210–1761.

[3] LÁSKA, V. André Marie Ampére. Časopis pro pěstování mathematiky a fysiky, 1926, roč. 55, s. 109–112.

[4] LAVIČKOVÁ, M. André Marie Ampére. Přemožitelé času 6.

[5] MAYER, D. Newton elektřiny. Pokroky matematiky, fyziky a astronomie, 1975, roč. 20, č. 5, s. 241-247. ISSN 0032-2423.

[6] SARTORI, E. Velikáni francouzské vědy. Přeložila E. Vergeinerová aj. Grospietsch. Praha: Agentura KRIGL, 2005. ISBN 80–86912–00–0.