Приключения великих уравнений

Владимир Карцев

«Этот докучливый умник Ампер»

Известие о его смерти не было воспринято современниками слишком драматически...

А сейчас есть город Ампер, железнодорожная станция Ампер, научно-исследовательский центр имени Ампера, музей Ампера, «Общество друзей Ампера». Наконец, в международной системе единиц среди четырех главных – метра, килограмма, секунды, ампера – лишь одна единица названа в честь ученого.

Только специалисты знают сейчас имя его сына литератора Жан-Жака Ампера, а когда-то отец был совсем мало известен, зато имя сына знал чуть не каждый. Долгое время никто не взялся бы оспаривать слова знаменитого некогда Шатобриана, покровителя Жан-Жака: «Поэт с несколькими стихами уже не умирает для потомства... Ученый же, едва известный в продолжение жизни, уже совершенно забыт на другой день смерти своей... »

Мировая слава Ампера началась с того памятного немногим заседания Международного конгресса электриков в 1893 году, когда термин «ампер» был официально введен в нашу речь в качестве одной из основных единиц электротехники – единицы силы электрического тока.

Бронзовый Ампер, восседающий сейчас на одной из площадей своего родного города Лиона, вряд ли похож на настоящего, живого Ампера – тот был человек из плоти и крови, он «скорее был уродлив, чем некрасив, одевался плохо и был явно неряшлив, всегда ходил «на всякий случай» с большим зонтом, был неуклюж и неловок».

Ампер славился своей рассеянностью. Про него рассказывали, что однажды он с сосредоточенным видом варил в воде три минуты свои часы, держа яйцо в руке. Другой часто приводимый случай: Ампер шел по улице, производя, как всегда, в уме сложные расчеты. Он ничуть не удивился, когда прямо перед ним возникла прекрасная черная доска, спокойно достал из сюртука непременный кусок мела и стал записывать результаты; он не удивился и тогда, когда доска начала двигаться вперед, и для того, чтобы поспешить за ней, ему пришлось идти, а затем бежать. Доска оказалась задней стенкой кареты.

Жизнь его с самого начала складывалась неудачно. Отец, мировой судья в Лионе, во время революции 1789...1793 годов был казнен на гильотине, хотя, казалось, всегда действовал с лучшими намерениями. «Я сомневаюсь, чтобы... нашелся хотя бы один гражданин, который был бы предан отечеству, как я... я всегда добросовестно относился к моим обязанностям и болел за дело... » – писал он жене перед казнью. В том же письме он описывает и неблагоприятное состояние семейных финансов: «Самым большим моим расходом была покупка книг и геометрических приборов, без которых мой сын не мог бы обойтись».

Андре-Мари получил волей несчастного отца хорошее образование, хотя не посетил ни одного класса школы. Он увлекался математикой, 13 лет он даже представил в Лионскую академию наук свое решение задачи о квадратуре круга, задачи, как известно, принципиально неразрешимой. Он, как и его отец, увлекался литературой, сохранилось большое число стихотворений Ампераа-же писем в стихах. Увлекался он механикой, химией, греческим языком, ботаникой, усовершенствованием конструкции воздушных змеев – это уже явно под впечатлением недавних опытов Франклина.

Время юности Ампера – время великих открытий в области электричества. Эксперименты Франклина были проведены, когда Амперу было 16, первая статья Вольта о гальваническом электричестве появилась, когда Амперу 25. В это же время по приказу Наполеона Французская академия наук объявляет конкурс с большими премиями за работы в области вольтаического электричества.

Естественно, что все эти события не могли оставить увлекающегося Ампера невозмутимым, и уже со времен франклиновых опытов Ампер то и дело возвращается к электричеству.

У двадцатисемилетнего Ампера уже намечаются в самом общем виде те идеи, благодаря которым он через много лет приобретет признание, выразив их в неожиданной и яркой форме языком новой науки – электродинамики.

Некоторые исследователи придерживаются эффектного мнения о том, что вся электродинамика Ампера была разработана в течение двух недель, непосредственно следовавших за демонстрацией в Париже опытов Эрстеда. Однако вряд ли это так. Вопросы связи электричества и магнетизма занимали Ампера еще за 20 лет до того дня, когда его посетило озарение, И все эти 20 лет его идея находилась с ним, он думал о ней, может быть, не непрерывно, но достаточно настойчиво. Может быть, такое состояние можно сравнить с хранением пороха в крюйт-камере: там взрыва не будет до тех пор, пока не возникла искра; или еще лучше – с накоплением ядерного горючего, которое взрывается, когда его количество превосходит критическую массу. Материал – мысли и эксперименты, раздумья и беседы до поры до времени спокойно накапливались у Ампера. Быть может, не хватало лишь немногого до создания «критической массы» знаний.

Откуда это известно? Из раздобытых исследователями творчества Ампера документов следует, что однажды, а именно 24 декабря 1801 года, Ампер присутствовал на докладе Вольта в Лионской академии, и не только присутствовал, но и отважился (после невероятно знаменитого тогда Вольта!) в свои 26 лет прочесть собственный мемуар – наброски системы, которая должна была бы объединить самые разрозненные отрасли физической науки в одно стройное знание. В нем электричество и магнетизм сводились к одним и тем же неправильным механическим представлениям. Бесстрастный язык академического протокола фиксирует, что Ампер после Вольта выглядел не очень-то блестяще; кроме того, шепелявость и глухой голос Ампера не способствовали эффекту его выступления.

Таким образом, Ампер интуитивно видел какие-то общие корни, связывающие или, точнее, питающие и электричество и магнетизм.

К такому же выводу можно прийти, просмотрев черновик речи (к ней он долго готовился), которой Ампер начал чтение в Лионе курса физики: «Нам, пожинающим плоды трудов гениев, не разделяя их славы, следует, я полагаю, особенно стараться свести к минимуму число принципов, объясняющих все физические явления».

Мы теперь знаем, что Амперу именно таким путем удалось «разделить славу гениев».

Однако заняться электричеством в те годы Амперу не пришлось, несмотря, в частности, и на желание получить премию имени Вольта. Он увлекся математикой, где выполнил некоторые работы, связанные с такой модной теперь теорией игр, и именно благодаря математическим успехам стал довольно быстро двигаться по академической лестнице славы.

Он стал академиком в 39 лет, причем в избрании его работы по магнетизму и электричеству не играли ни малейшей роли – их, по существу, не было. Избран был Ампер по секции геометрии за исследования в области математики и химии. Удостоившись высокой чести, он стал на один уровень с «бессмертными» – Лапласом, Пуассоном, Фурье, Монжем, Коши, Араго, Био, Гей-Люссаком, Френелем, Саваром. Его влияние и широта взглядов неизмеримо возросли. Его «ядерное топливо» продолжало накапливаться, лишь каких-то граммов не хватало уже для мощной реакции.

Недостающие граммы добавил друг Ампера, много раз уже упоминавшийся Доминик-Франсуа Араго, показавший в Академии ошеломившие Ампера опыты датчанина Эрстеда. Об этом в протоколах академии сохранилась краткая запись: «...г. Араго повторил перед академией опыты г. Эрстеда...» Запись эта датируется 11 сентября 1820 года.

От этого дня отсчитываются две недели, в течение которых цепная реакция в мозгу Ампера все-таки произошла, в течение которых мозг Ампера непрерывно генерировал потоки новых идей – две недели, обеспечившие ему такую славу через многие годы.

Но перед тем как перейти к описанию двух лихорадочных недель, нам нужно вернуться на несколько месяцев назад, с тем чтобы присутствовать на некоей знаменитой лекции, где профессор Эрстед случайно (в том смысле случайно, в каком только и можно говорить о научных открытиях, «созревших» для того, чтобы их сделать) обнаружил родство двух сил, которые раньше столь настойчиво отделялись друг от друга после Гильберта, указавшего, и совершенно справедливо, на принципиальные различия между магнитными и электрическими явлениями. Теперь же логика развития науки привела к тому, что явления вновь объединились, но уже на основе новых представлений – представлений Ампера. Спираль описала свой виток, поднявшись выше на неизмеримо более высокую ступеньку познания.

Но поспешим же, дорогой читатель, скорее в лаборатории и лекционные залы, на корабли и к ящикам с сокровищами, к растерянным хозяевам и коварным молниям, приведшим и Эрстеда, и многих других к решению загадки.

Корабли, компасы, случайности

Оглавление

Дата публикации:

10 августа 2001 года

Текст издания:

Карцев Владимир Петрович. Приключения великих уравнений. М.: Знание, 1986.

Дата обновления:

27 июня 2011 года