André-Marie Ampère: Životní příběh otce elektrodynamiky
Muž, jehož jméno nese jednotka elektrického proudu, byl po většinu života uznáván především jako vynikající matematik. Sám ale tvrdil, že z matematiky toho věděl v životě nejvíc, když mu bylo osmnáct. Dnes je znám jako zakladatel oboru elektrodynamiky.
André-Marie Ampère se proslavil jako fyzik, ale díky všestrannému nadání z něj mohl být stejně dobře i vynikající filozof, jazykovědec nebo státník. Přišel na svět 20. ledna 1775 (letos by tak oslavil 250. narozeniny) do zámožné rodiny obchodníka s hedvábím. Vyrůstal na usedlosti v Poleymieux-au-Mont-d’Or vzdálené asi deset kilometrů od Lyonu. Byl vychováván jako katolík, ale zároveň v prostředí silně ovlivněném osvícenstvím, které kladlo důraz na vědu. Jeho otec obdivoval dílo Jeana-Jacquese Rousseaua a jím propagovaný způsob vzdělávání mimo zavedené školy, jenž byl založen na osobně získávaných zkušenostech.
Životem zkoušený romantik
Mladý Ampère dostal velmi důkladné vzdělání v jazycích, především v latině, a následně se učil sám z knih bohaté domácí knihovny. Četl díla přírodovědná, jako byla Historie přírody (1749–1804) od Georgese Louise Leclerca de Buffona, zajímaly ho však i matematické spisy Leonharda Eulera či Daniela Bernoulliho. Hltal beletrii, ale také Encyklopedii (1751–1772) od Denise Diderota a Jeana le Rond d’Alemberta. Přesto jej nelze označit za samouka. Otec zval na usedlost přední akademiky z Lyonu, aby chlapci dávali lekce, nebo vozil malého André-Marieho do Lyonu, kde navštěvoval přednášky na univerzitě.
Mnozí životopisci vyzdvihují, že Ampèrův pohled na svět silně formoval romantismus zrozený na přelomu 18. a 19. století v reakci na striktní racionalitu osvícenství a strohost antikou inspirovaného klasicismu. Ampèrovi byl blízký důraz kladený romantismem na city a individualitu. Silně prožíval i další atribut romantismu – trýzeň duše.
Chlapcovo idylické dětství přerušila v roce 1789 Velká francouzská revoluce. Jeho otec byl novou vládou povolán do státní služby v jednom menším městě poblíž Lyonu. To se mu stalo osudným, když se v roce 1792 chopili vlády jakobíni a nastolili teror. Ampèrův otec se jako soudce dostal s krutými radikalisty do konfliktu a byl koncem roku 1793 popraven. Zároveň byla rodině zkonfiskována většina majetku.
Napříč Francií
Pro třináctiletého Ampèra to byla těžká rána. Upadl do depresí a na čas přerušil studia. Bylo mu jasné, že vysněnou společenskou či politickou kariéru v podmínkách nastolených Francouzskou revolucí dělat nechce a ani nemůže. Vrátil se ke studiím pevně rozhodnut, že se vydá na akademickou a vědeckou dráhu.
V roce 1799 se Ampère oženil s Julii Carronovou a o rok později se jim narodil syn Jean Jacques. Ve snaze zajistit rodinu přijal Ampère profesorské místo v Bourg poblíž Bordeaux. Manželku a syna zanechal v Lyonu. V Bourg dokončil pojednání o matematické teorii her zabývající se pravděpodobností výhry či prohry. Spis mu vynesl velkou popularitu a otevřel mu dveře k postupu v akademickém světě. Vysloužil si uznání předních francouzských matematiků. Z nich se pro další Ampèrův život ukázala jako klíčová přízeň Jeana Baptisty Josepha Delambreho (1749–1822). Tento matematik, který později zastával vrcholné státní posty, vzal mladého muže pod ochranná křídla. Právě on pomohl Ampèrovi k návratu za rodinou do Lyonu, když jej doporučil na místo profesora matematiky na tamějším lyceu.
Ve stejném roce ale Julie zemřela a Ampèra v městě už nic nedrželo. S Delambreho podporou se vydal do Paříže, kde začal působit na univerzitě. V roce 1809 tam byl jmenován profesorem.
Inspirace Ørstedem
Okolí si Ampèra i nadále cenilo především jako matematika. Publikoval práce o počtu pravděpodobnosti a diferenciálním počtu, což mu v roce 1814 vyneslo zvolení za člena matematické sekce prestižní společnosti Akademie věd. Jistě tomu napomohl i pád revolučních sil a návrat Bourbonů na francouzský trůn. V novém režimu už Ampèrovi jeho rodinná historie nebránila v postupu. Jak ale vyplývá z jeho autobiografie, odsunul v té době matematiku na vedlejší kolej, protože propadl kouzlu fyziky, chemie a v neposlední řadě filozofie.
Zásadní impuls pro práce, jež zajistily Ampèrovi slávu až do dnešních dní, přišel od dánského fyzika a chemika Hanse Christiana Ørsteda (1777 až 1851), který zjistil, že elektrický proud vytváří magnetické pole. Ampère se o tomto objevu dozvěděl na zasedání Akademie věd, kde jeho přítel François Arago před užaslým shromážděním učenců zopakoval Ørstedův experiment. Přiblížil jehlu k drátu, kterým procházel elektrický proud, a hrot jehly se pod vlivem vzniklého magnetického pole vychýlil.
Elektřina a magnetismus byly v té době v souladu s teoriemi vynikajícího francouzského učence Pierra-Simona Laplaceho považovány za dva oddělené fyzikální jevy a každému byla přičítána samostatná „hnací síla“, takzvané fluidum. Představy o jednotě elektřiny a magnetismu, jak je naznačoval jednoduchý Ørstedův experiment, byly považovány za vědecké kacířství. Ampère však patřil k jednomu z mála učenců tehdejší doby, kteří Ørstedovy objevy bez výhrad vzali za své. Trochu paradoxně mu k tomu pomohla jeho filozofická studia, během nichž se nadchl dílem německého filozofa Schellinga. Ten razil myšlenku jednoty všech přírodních sil – tepla, světla, chemických reakcí, elektřiny i magnetismu.
Ampèrův zákon
Ampère se bez váhání pustil do vlastních experimentů a ani ne týden po Aragově demonstraci dokončil první ze série prací, které položily základy jeho teorie elektromagnetismu. Brzy poté prokázal, že když dvěma rovnoběžně ležícími vodiči prochází proud, vodiče se vzájemně přitahují nebo odpuzují podle toho, zda jimi proud protéká stejným nebo opačným směrem.
V následujících týdnech, měsících a letech Ampère nadále významně přispíval do rodícího se oboru elektrodynamiky. Prokázal například, že magnetické síly se řídí stejnými zákonitostmi jako síly elektrických nábojů popsané již dříve francouzským fyzikem Charlesem Augustinem de Coulombem (1736–1806). Ampère coby jeden z prvních elektrické proudy jen jednoduše nedetekoval, ale skutečně je měřil. Používal k tomu zařízení, jež sám vynalezl. Díky tomu mohl kvantifikovat vztah mezi magnetickým polem a elektrickým proudem, který toto pole vytváří. Dnes se tento vztah učí v hodinách fyziky žáci základních škol jako Ampèrův zákon.
Ampère shrnul výsledky svého výzkumu na poli elektromagnetismu do publikace, která vyšla v roce 1827. Vědecké obci se v ní představil nikoli jako uznávaný matematik, ale jako špičkový fyzik. Nezapřel v sobě ani filozofa, když pro vysvětlení elektromagnetických jevů zformuloval představu „elektrodynamické molekuly“, za kterou bychom si dnes nejspíše dosadili elektron.
Ampère působil až do své smrti roku 1836 v různých funkcích na pařížské univerzitě. Na sklonku své bohaté kariéry byl vysoce respektovanou vědeckou osobností a sbíral pocty od vědeckých společností z celého světa. Pochován je na pařížském hřbitově Montmartre. Nedožil se podpisu mezinárodní konvence, kterou po něm byla v roce 1881 pojmenována jednotka elektrického proudu. Ampér je dnes spolu s metrem, kilogramem, sekundou, kelvinem, molem a kandelou zařazen mezi sedmero základních jednotek SI (zkratka z francouzského Système International). Proud jednoho ampéru (značka A) je definován jako přenos náboje o velikosti 1 coulombu (C) za 1 sekundu (s).
Kmotr fluoru
André-Marie Ampère věnoval hodně času a energie výzkumu na poli chemie. Významně přispěl k objevu halogenového prvku fluoru (značka F). V té době znali chemici kyselinu fluorovodíkovou, kterou syntetizoval už v roce 1771 švédský farmaceutický chemik Carl Wilhelm Scheele, když nechal reagovat minerál fluorit neboli kazivec (chemicky fluorid vápenatý) s koncentrovanou kyselinou sírovou. Fluorit byl v povědomí od 16. století jako materiál, jehož přídavek snižoval bod tavení u některých rud. Tehdy také dostal jméno fluores, z latinského fleure, což znamená téct. Schopnost kyseliny fluorovodíkové leptat sklo odhalil náhodou německý sklář Heinrich Schwanhard v roce 1670, když mu zmatněly čočky brýlí poté, co rozpouštěl fluorit silnými kyselinami. Říká se, že Schwanhard využil tento proces ke zdobení skla leptáním.
Chemické složení kyseliny fluorovodíkové zůstávalo dlouho záhadou. Ampère si jako první povšiml její výrazné podobnosti s kyselinou chlorovodíkovou a došel k závěru, že kyselinu fluorovodíkovou tvoří vodík s novým, dosud neznámým prvkem. Pro ten navrhl název fluor. Podoba fluoritu s chloridem vápenatým dovedla vědce ke správnému závěru, že jde o sloučeninu fluoru a vápníku. Ampère o tom všem napsal vynikajícímu anglickému chemikovi Humphrymu Davymu (1778 až 1829), který pak fluor skutečně objevil. Název prvku však pochází od Ampèra.
