导读：
安德烈·玛丽·安培（André-Marie Ampère）是第一个研究电动力学并发现电磁学的人。他将高等数学应用于电和磁现象，为麦克斯韦的电磁理论奠定了基础。他因发明现代无磁针电流计的重要组成部分——无磁针而受到赞誉。他也是第一个确定两条平行导线通电时如何产生相互作用的人。麦克斯韦将安培称为“电学界的牛顿”。安培从小便是一位贪婪的读者，主要通过自学成长。他对科学的热情为他带来了无与伦比的荣誉和极少数人能达到的成就。他以精确计算电流流量而闻名。后来，为了纪念他的贡献，安培被用作电流单位的名称。他无疑是一位才华横溢的知识分子，研究了多个学科。他在化学领域表现出色，并成功提出了元素的分类方法。他还在光折射理论方面做出了卓越的工作。总的来说，他的一生都致力于实验、研究以及学习数学、物理、化学和这些科学的哲学。
2025年1月20日，是安培诞辰250周年纪念日。让我们回到起点，回到他出生的那一天，追溯他的一生成就、经历的磨难以及那个时代。黄鑫 | 撰文
清华大学科学博物馆 | 来源
在法国美丽的里昂市，一对年轻夫妇让娜·安托瓦内特·萨尔西·德·苏捷尔（Jeanne Antoinette Sarcey de Sutieres）和让·雅克·安培（Jean-Jacques Ampère）于1775年1月20日欣喜地迎来了他们的男婴安德烈·玛丽·安培（André-Marie Ampère）的出生。让·雅克·安培是一位成功的丝绸商人，在距离里昂10公里的波莱米厄（Poleymieux）拥有一座乡间别墅，作为他们位于里昂的主要住所之外的家园。除了经营丝绸生意外，他还学习过法律，并拥有一座藏书丰富的图书馆，其中包括卢梭、狄德罗、让·勒朗·达朗贝尔等人的著作。关于安培的母亲知之甚少，只知道她是一位虔诚的基督徒，因此安培也在天主教信仰中成长。这一家人一年中的大部分时间都居住在里昂，只有在夏天时会迁往波莱米厄的乡间别墅生活。在年幼时，安培就展现出了数学方面的神童天赋。他用鹅卵石和面包屑发明了独特的方法来学习数字，令人叹为观止。
他的父亲让·雅克·安培是一位卢梭思想的热烈崇拜者。卢梭在其著作《爱弥儿》（Émile）中阐述了关于教育的理念，这些理念也成为让·雅克·安培教育孩子的基础。卢梭主张孩子应避免正式的学校教育，而应该追求“直接来源于自然的教育”。让·雅克·安培将这些理念付诸实践，他让儿子在家中藏书丰富的图书馆中自学。那些启迪人心的经典著作，如布封伯爵乔治-路易·勒克莱尔（Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon）的《自然史》（Histoire naturelle, générale et particulière，始于1749年），以及狄德罗和让·勒朗·达朗贝尔编纂的《百科全书》（Encyclopédie，1751年至1772年间分卷出版），成为了安培的启蒙老师。
随着安培逐渐长大，他的父亲决定长期居住在波莱米厄，以便安培能够从大自然的美景中汲取所需的知识。
安培从未上过中学，但波莱米厄乡间住宅郁郁葱葱的自然环境激发了他对知识的渴望。这里是他进行智力追求的理想之地，他常常在树林中漫步，沉醉于绿意盎然的自然风光，同时背诵诗歌。他对自然的美深深着迷，以至于他将自己视为浪漫主义形象的化身，认为大自然是人类情感的镜子。多年后，安培将青春期在大自然怀抱中度过的岁月描述为他一生中最美好的时光。
除了大自然，他对父亲藏书丰富的图书馆的便利使用也在他获取科学、数学、哲学和文学知识的过程中起到了重要作用。安培广泛阅读了当时一些著名作家的著作，如让·拉辛（Jean Racine）、弗朗索瓦·玛丽·阿鲁埃（Francois Marie Arouet，即著名的伏尔泰），以及古罗马诗人维吉尔（Virgil）的经典诗作。他还对历史和政治表现出浓厚的兴趣，尤其是当时正在进行的美国独立战争。在这场战争中，法国政府为美国士兵提供了军事支持。这一政治冲突对安培的生活产生了巨大的影响，也解释了他后来对法国大革命所持的复杂和争议性态度。
除了古典诗歌和文学之外，安培在13岁时对科学产生了浓厚的兴趣。在探索父亲那座藏书丰富的图书馆时，安培偶然发现了多米尼克·弗朗索瓦·里瓦尔（Dominique-Francois Rivard）撰写的《数学元素概要》（Abrege des elements de mathematiques）以及让·马图林·马泽亚斯（Jean-Mathurin Mazeas）编写的《算术、代数和几何元素》（Elements d’arithmetique, d’algebre et de geometric）。当时年仅12岁的安培，没有接受过正式教育，但他以非传统的顺序完成了算术、代数和几何的学术学习。他完全掌握了所有关于数学中圆锥曲线分支的书籍和论文，并对让·巴蒂斯特·德·拉夏佩尔（Jean-Baptiste de LaChapelle）的《圆锥曲线论》（Traite sur les sections coniques）以及吉约姆·德洛皮塔（Gillaume de L’Hopital）的《圆锥曲线分析论》（Traite analytique des sections coniques）的作品印象深刻。经过深入的研究和学习，他决定在圆锥曲线领域进行新的划分。数学中的“圆锥曲线”（conic）是一个由圆锥与平面相交而形成的曲线。这位年轻的数学天才随后在13岁时撰写了他的第一篇数学论文，题为《小于半圆周的任意圆弧的校正》（Sur la rectification d’un arc quelconque de cercle plus petit que la demi-circonference）。
他的论文主要集中于解决如何构造一条与圆弧长度相等的直线这一复杂问题。他满怀信心地将论文提交给里昂科学院（Academie de Lyon），但结果却令他失望，因为论文未被发表。科学院给出的原因是他在论文中使用了无穷小量（数学中用于求曲线切线的一部分方法），而非微积分，这使得他的论文被视为无价值。然而，尽管如此，科学院依然对年轻的安培在数学领域展现出的非凡才华感到震惊，并鼓励他继续深入研究。
安培无法理解微积分，这促使他的父亲为他寻找一位合适的导师来教授这门学科。不久，他的父亲找到了里昂三一学院（Le Collège de la Trinité）
的达布隆教授（Professor Daburon），这位教授同时也是里昂的总学监（Inspector General des études）。达布隆教授被安培的聪明才智所震撼，并对这个年轻人凭借自学就能深入钻研数学和科学的热情感到惊讶。他欣然接受了私下在波莱米厄安培家中指导他的邀请。同时，安培的父亲每月陪同他前往里昂，让他参加三一学院科学教授约瑟夫·莫莱（Joseph Mollet）举办的讲座。莫莱教授鼓励安培阅读科学著作，特别是卢梭的《植物学通信》（Sur la Botanique）。两位教授在培养和发展安培对科学和数学的热情方面发挥了关键作用。
当安培16岁时，他已经深深沉浸于约瑟夫·拉格朗日（Joseph Lagrange）的著作《分析力学》（La Mécanique Analytique）的研究之中。然而，法国大革命彻底打破了他的生活。起初，波莱米厄所在的地区并未受到这场危机的直接影响，但到1791年7月底，这座小镇被卷入了革命的漩涡之中。安培的父亲被选为里昂的治安法官，但他拒绝服从位于巴黎的国民公会制定的法律法规。无辜的里昂市民对当局进行了反抗，而整个城市随后被围困。安培对里昂遭受的非人道政治围攻深感痛苦。经过数月的内战，造成了大量生命和财产的破坏后，里昂最终被国民公会攻陷。灾难降临到安培的家庭，他的父亲被指控犯有阴谋罪，并被判处死刑。这一事件让安培无法言语，整个世界仿佛在他眼前崩塌。父亲的死亡对安培的精神造成了毁灭性的打击。法国大革命给安培带来了极大的创伤，以至于他遭受了精神崩溃。失去父亲的深切悲痛和哀伤远远压倒了他对阅读和学术追求的热情。在悲痛与忧郁中，他经常在乡间家园的树林和山丘间漫无目的地徘徊。他开始写诗，批判残酷的政治现实，并从卢梭的《植物学通信》中找到了一丝慰藉。正是爱情在他的困境中拯救了他。是的，当安培遇见朱莉·卡隆（Julie Carron）时，他的生活焕发了新的光彩，他完全被她的美丽所倾倒。尽管朱莉起初觉得他笨拙、害羞且衣着不佳，但两人最终在1799年结婚。这对年轻的夫妇在里昂开始了他们的婚姻生活，很快安培意识到需要找到一份合适的工作。他22岁时在里昂开始了他的职业生涯，担任数学家教。在短短两年内，他成为了一位骄傲的父亲，迎来了儿子小让·雅克·安培（Jean Jacques Ampère）的出生，生活充满了喜悦与幸福。他继续从事教学工作，到25岁时，他被任命为布尔格中央学校（Bourg Ecole Centrale）的物理和化学教授。然而，就在此时，朱莉的健康状况开始恶化，安培不得不将她和儿子留在波莱米厄，从而独自前往布尔格中央学校履职。在布尔格，安培大部分时间教授物理和化学，但他的真正兴趣在于数学。经过深入的研究和学习，他撰写了一篇关于概率论的论文，题为《数学博弈论》(Théorie Mathématique Des Jeux），并提交给了巴黎科学院（Paris Academie）。经过几次修改和校正，这篇论文最终得以出版。到他28岁时，他开始研究“变分法”（Calculus of Variation）。在此期间，他结识了比他年长26岁的约瑟夫·德朗布尔（Joseph Delambre），这位杰出的天文学家和数学家在拿破仑·波拿巴帝国中具有重要影响力。随着安培通过发表另一篇题为《数学博弈理论的思考》（Considerations Sur La Théorie Mathématique Du Jeu）的论文不断推进他的研究工作，朱莉的健康状况却迅速恶化。这迫使年轻的安培不得不搬回里昂，而这得益于约瑟夫·德朗布尔的帮助，他通过影响力使安培被任命为里昂中学（Lycee in Lyon）的一名数学家。然而，一切已经为时过晚，朱莉因病去世（具体原因不详），留下了安培独自抚养儿子小让·雅克·安培的责任。妻子的去世让安培感到深深的内疚，他后悔没有与她共度更多的时光。为了摆脱这段痛苦的回忆，他决定离开里昂，搬到巴黎重新开始生活。《数学博弈理论的思考》（Considerations Sur La Théorie Mathématique Du Jeu），1902开始在巴黎重新生活的念头为安培单调的生活带来了一些慰藉。德朗布尔再次发挥了关键作用，帮助安培获得了巴黎综合理工学院（École Polytechnique）分析学导师的职位。安培逐渐将德朗布尔视为一位父亲般的导师，因为德朗布尔帮助他适应了巴黎的学术生活。随着时间的推移，安培被晋升为咨询局（Bureau Consultative des Arts et Manufacturers）的成员，随后成为秘书，并最终担任总学监（General Inspector of Studies），以及综合理工学院的教师。安培大部分时间都用来准备物理和化学课程的讲义，同时作为学监，他还巡游法国各地视察学术工作。他还在变分法领域进行研究，并向法国科学院（L’Académie des Sciences）的数学部门提交了一篇关于偏微分方程的论文。32岁时，他已获得了一位数学教学专家和杰出研究数学家的声誉。大约在同一时间，他的个人生活发生了重大变化。1806年8月1日，安培与让娜-弗朗索瓦丝·波托（Jeanne-Françoise Potot）结婚，这是他的第二段婚姻，但不幸的是，这段婚姻最终以失败告终。婚后两年内，二人的关系开始破裂，即使女儿阿尔宾（Albine）的出生也未能挽救这段婚姻。最终，这对夫妇寻求了法律分居，阿尔宾的监护权归安培所有，此时他年仅34岁。尽管如此，安培继续前行。在数学领域展现出卓越才华之后，他决定将注意力转向化学，尤其是元素分类的研究，并取得了成功。41岁时，他开始研究光的理论，并发表了一篇关于“光的折射”（Refraction of Light）的论文，进一步展示了他在多个领域的非凡能力。随着安培对光和电的兴趣日益浓厚，他听说了汉斯·克里斯蒂安·奥斯特（Hans Christian Oersted）关于电磁学的实验，这极大地激发了他的灵感。他开始对电学进行深入研究，并取得了一项重要发现。他设计了一种独特的仪器——电流计（galvanometer），用以精确测量电流的流量。这种仪器类似于指南针，在针周围缠绕一根电线，并与电源（例如电池）相连。如果针发生偏转，就表示有电流产生。电流越强，针的偏转角度就越大。在接下来的几年里，他继续研究形而上学和电动力学，并在巴黎综合理工学院得到了学生菲利克斯·萨瓦里（Felix Savary）的协助，将他的实验结果整理成文档。安培的研究成果启发了其他科学家，包括迈克尔·法拉第（Michael Faraday）、威廉·韦伯（Wilhelm Weber）和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell），这些科学家随后在电与磁的关系方面进行了许多实验。
经过大量的努力和研究，安培提出了一种公式，用来计算电流引起的磁力，这一公式被称为安培定律（Ampère’s Law）。定律指出，当电流通过两条平行导线时，它们会在彼此之间产生磁场。如果电流方向相同，导线之间会相互吸引；如果电流方向相反，导线之间会相互排斥。安培迅速将他的研究提交给科学院，并为相关机构展示了多种磁效应和电效应的实验。1827年，安培出版了他的巨著《电动力学现象数学理论备忘录：完全基于实验推导》（Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques uniquement déduite de l'experience）的著作，这本著作多次改名再版，也被翻译成多种语言。随着时间的推移，安培被任命为法兰西学院（Collège de France）的数学教师。在这里，他享有自由，可以教授自己的研究成果和著作，而不受巴黎综合理工学院课程大纲的限制。他的学生之一，来自巴黎综合理工学院的约瑟夫·刘维尔（Joseph Liouville），在法兰西学院协助安培整理了他的电动力学笔记。刘维尔后来也成为了一位杰出的数学家，为安培的研究贡献了极大的支持。安培的一生从未享受过真正幸福的家庭生活，一连串的悲剧接踵而至，给他的家庭生活蒙上了阴影。他与儿子小让·雅克·安培的关系复杂，由于性格截然不同，父子间经常发生愤怒的争执，甚至出现言语上的伤害。然而，他的儿子后来被证明是一位文学天才，并凭借自己的努力成为一位享誉世界的历史学家。安培的女儿嫁给了拿破仑军队的一名中尉，但这段婚姻却以悲剧告终，因为她的丈夫是一个顽固不化的酒鬼。她最终离开了丈夫，回到父亲身边生活，而安培在波莱米厄的家再一次失去了平静。几年后，她的丈夫也加入了他们的家庭，安培因此不得不面对来自社会的诸多指责和批评，这使得他陷入了严重的抑郁之中。
