Page 1
**ANDRÉ-MARIE AMPÈRE (1775 – 1836)**
## **Làm toán... khỏi bệnh**
André-Marie Ampère sinh ngày 20-1-1775, là con một nhà buôn tơ lụa khá giả ở thành phố Lyon[15] nước Pháp[16].
Cha Ampère muốn con trai minh trở thành người kế nghiệp quản lý tài sản gia đình, nhưng Ampère hờ hững với việc làm ăn và hoàn toàn không có ý định nối nghiệp cha. Học mãi mà Ampère vẫn không phân biệt được các mặt hàng tơ lụa, không biết nói thách và không quen cách chào hàng. Cha Ampère thất vọng, phàn nàn với vợ: "Tôi không trông mong gì ở nó. Nó là một đứa con vô tích sự...".
Ampère đúng là một người vô tích sự trong việc buôn bán nhưng rất ham học hỏi. Cậu có tính tò mò bẩm sinh, tự tìm hiểu và tự giải thích nhiều hiện tượng tự nhiên.
Lúc chưa biết chữ, Ampère đã tập làm tính bằng cách đếm các viên sỏi. Mẹ Ampère mua cho con nhiều đồ chơi thú vị khiến lũ trẻ bạn cậu phải thèm thuồng: chú lính chì bồng súng, chiếc xe biết chạy... Nhưng những thứ đó Ampère để bụi bám đầy. Suốt ngày cậu chỉ mải mê với những viên sỏi.
Một hôm cậu bé Ampère bị ốm. Bà mẹ cấm không cho Ampère ra ngoài chơi. Nằm mãi trên giường cũng chán, Ampère bèn lấy nắm sỏi trong túi ra và bắt đầu hý húi làm toán. Bà mẹ ở phòng ngoài đi vào thấy thế bèn lấy tất cả đám sỏi vì sợ con sẽ ốm nặng thêm. Ampère ngẩn ngơ tiếc. Ampère rất thích đường nhưng khi bà mẹ cho cậu đường cát cậu không động đến mà chỉ đòi đường viên. Ampère xin nhiều đường viên đến nỗi cả nhà ngạc nhiên. Mãi sau bà mẹ mới vỡ lẽ: Ampère thích đường viên vì cậu làm tính với những viên đường, và Ampère khỏi bệnh lúc nào không biết!
Ampère rất ham đọc sách. Năm lên 4 tuổi Ampère đã tự học đọc, học viết được tiếng mẹ đẻ. Lên tám tuổi cậu đã thuộc lòng nhiều trang sách có hình vẽ đẹp trong bộ Bách khoa toàn thư. Năm lên mười vì muốn đọc được sách toán của các nhà khoa học nổi tiếng mà Ampère đã tự học thành công tiếng Latin[17]. Mười hai tuổi cậu đã đọc xong hai mươi tập của bộ Bách khoa toàn thư và tất cả sách trong tủ sách gia đình. Từ đó Ampère phải đi đọc sách trong thư viện của thành phố Lyon. Mười tám tuổi Ampère đã đọc gần hết các tác phẩm về vật lý học, toán học, triết học... xuất bản từ trước đến thời đó. Ampère lại có một trí nhớ ít người sánh kịp. Sau này về già ông vẫn còn nhớ nhiều đoạn trong bộ Bách khoa toàn thư đã đọc từ thời thơ ấu!
## **Tự học trở thành giáo viên**
Sau khi cha chết, gia đình Ampère sa sút. Anh sống nghèo túng bằng tiền dạy học thuê. Ampère xin dạy học ở nhiều nơi nhưng không trường nào chịu nhận, tuy rằng khi đó khối kiến thức của anh đồ sộ và phong phú, vốn liếng toán học của anh lúc ấy có lẽ phải bằng vốn liếng của cả một đời người đi sâu vào môn toán, nhưng anh lại không có học vị, bằng cấp! Tuy sống thiếu thốn anh vẫn kiên trì nghiên cứu môn toán, và những công trình đầu tiên của Ampère thuộc lĩnh vực toán xác suất được công bố vào năm 1802. Khi đó Ampère viết cuốn sách "Lý thuyết toán học trong trò chơi". Sách của anh bán rất chạy vì các con bạc ưa may rủi mong tìm trong đó cơ hội làm giàu. Trong cuốn sách này Ampère trình bày toàn bộ kết quả nghiên cứu mới của mình thuộc lĩnh vực lý thuyết xác suất. Cuốn sách đó đã được giới học thuật đánh giá cao. Chính nhờ đó mà Ampère may mắn xin được một ghế giáo viên toán học ở trường trung học Lyon.
Trường hợp ngoại lệ của Ampère đã gây xúc động trong giáo giới, vì trước đó người ta không công nhận danh hiệu giáo viên cho những ai chỉ tự học hoặc không có bằng cấp gì đáng kể. Và nhiều người đã bàn tán xôn xao: "Ampère đã tốt nghiệp trường đại học nào? Ông ta có học vị gì mà được bổ nhiệm giáo viên?".
Bỏ qua tất cả những lời gièm pha đó Ampère gắng sức làm việc và nghiên cứu. Tài năng của ông ngày càng bộc lộ. Tên tuổi của ông làm lu mờ nhiều nhân vật có tiếng tăm trong giới khoa học thời đó. Là một nhà toán học hàng đầu, ông đã chỉ ra cách phải sử dụng ngành khoa học này như thế nào? Ông coi toán học là một ngành của triết học, là cơ sở để nghiên cứu đưa các phát minh trong vật lý học trở thành các công thức định lượng và vì vậy ông rất quan tâm nghiên cứu ứng dụng toán học vào vật lý học.
## **"Newton của điện học"**
##
Tuy được công nhận là giáo sư trung học, Ampère vẫn sống xuềnh xoàng, có bao nhiêu tiền ông đều dùng để mua sách và dụng cụ thí nghiệm. Ông quan tâm nghiên cứu nhiều vấn đề, có nhiều công trình nghiên cứu về nhiều lĩnh vực khác nhau, nhưng ông quan tâm nhiều nhất đến vật lý học. Ông chống lại thuyết "chất nhiệt" thời đó được công nhận rộng rãi (thuyết "chất nhiệt" cho rằng nhiệt là một loại chất lỏng không trọng lượng thấm vào mọi vật và có khả năng thấm từ vật này sang vật khác). Ampère cũng là người sớm ủng hộ thuyết sóng ánh sáng.
Đặc biệt Ampère là một trong những người đã xây dựng cơ sở và đã đóng góp nhiều cho ngành khoa học mới về các hiện tượng điện từ mà ông gọi tên là "điện động lực học", tên gọi này sau đó được chính thức công nhận.
Tháng chín năm 1820 sau khi nghe thông báo thí nghiệm của Hans Christian Ørsted[\*] về tác dụng của dòng điện lên kim nam châm do nhà bác học François Arago[\*] trình bày trước Viện hàn lâm khoa học Paris, Ampère đã suy nghĩ đến khả năng quy các hiện tượng từ về hiện tượng điện, và ông muốn loại bỏ thuật ngữ "chất từ" (hiểu theo nghĩa như "chất nhiệt" thời đó) khỏi ngôn ngữ khoa học. Ông liên tục suy nghĩ, lập luận, một tuần sau đó, ông đã thông báo về giả thuyết của ông sau này được gọi là "giả thuyết Ampère" và về những thí nghiệm bước đầu để có thể khẳng định giả thuyết đó. Sau đó ông tiếp tục khẩn trương làm các thí nghiệm và liên tục thông báo về các kết quả thí nghiệm của ông trong mười bản thông báo khoa học từ tháng chín đến tháng mười hai năm 1820. Năm 1826 ông tổng kết các kết quả nghiên cứu của ông trong công trình quan trọng mang tên "Lý thuyết các hiện tượng điện động lực học, rút ra thuần túy từ thí nghiệm".
Lý thuyết của Ampère chính là sự phát triển những tư tưởng nêu trong thông báo đầu tiên, nhưng đã được khẳng định bằng thực nghiệm. Ông đã đưa ra hai khái niệm cơ bản của điện học là "hiệu điện thế" (hồi đó ông gọi là sức căng điện) và "dòng điện" tuy chưa định nghĩa được thật rõ ràng. Chính Ampère đã định nghĩa chiều của dòng điện là chiều dịch chuyển của điện tích dương và đã nêu lên khái niệm về mạch điện. Tự làm lấy thí nghiệm ông đã phát hiện ra rằng hai dây dẫn điện đặt song song và trong đó dòng điện chạy theo cùng một chiều sẽ hút nhau, còn nếu như cho hai dòng điện chạy trái chiều nhau thì hai dây sẽ đẩy nhau. Từ đó ông suy ra rằng xung quanh dây điện, có những "lực từ" phân bố theo đường vòng, và ông đã đề xướng lên cái gọi là "quy tắc Ampère" đối với thí nghiệm Ørsted:
"Nếu giả thiết một người nằm dọc theo chiều của dây dẫn để cho dòng điện chạy theo phương từ chân lên đầu và quay mặt vào kim nam châm, thì đầu Bắc của kim nam châm sẽ lệch về phía trái của người đó..."
Như vậy là Ampère đã phát minh ra lực điện từ. Sau đó, trong nhiều năm ông kiên trì suy nghĩ về sự tương đương của một dòng điện tròn và một nam châm phẳng nhỏ (lá từ), và đã bắt đầu xây dựng quan niệm về nam châm "như là một tập hợp những dòng điện đặt trên những mặt phẳng vuông góc với đường nối liền hai cực của nam châm". Từ đó ông đi đến kết luận rằng, một cuộn dây hình xoắn ruột gà có dòng điện chạy qua (solenoid[18]) tương đương với một nam châm. Do đó ông đã khẳng định rằng, trong thiên nhiên không có "chất từ", và ta có thể quy mọi hiện tượng từ về các tương tác điện động lực học. Nhưng lúc đầu ông lại cho rằng, trong các nam châm có các dòng điện giống như dòng điện thông thường (dòng điện "vĩ mô") sau đó, ông đã hoàn chỉnh lại ý kiến đó và nêu lên giả thuyết về các dòng điện phân tử. Ông đã kết luận rằng tương tác giữa các nam châm là tương tác giữa các dòng điện đó. Các kết luận đó được sắp xếp lại thành nội dung cơ bản của "giả thuyết Ampère".
Sau đó Ampère đặt vấn đề dựa vào thí nghiệm để tìm ra công thức định lượng về sự tương tác giữa hai nguyên tố dòng điện. Đây là một bài toán rất khó, vì nguyên tố dòng điện không có ý nghĩa vật lý trực tiếp, và không thể thực hiện được trong thí nghiệm, giống như chất điểm và điện tích điểm. Thế thì phải giải quyết vấn đề như thế nào? Sau một thời gian suy nghĩ tìm tòi, ông đã dùng phương pháp dựa vào suy luận, nêu lên dạng của công thức cho trường hợp các nguyên tố dòng điện, sau đó tổng hợp các lực tác dụng (tổng các đại lượng bé, hay phép lấy tích phân) trong một số trường hợp đơn giản của các dòng điện có kích thước hữu hạn, rồi sau đó ông đem so sánh kết quả cuối cùng thu được bằng tính toán như vậy với kết quả đo được bằng thí nghiệm, để điều chỉnh lại công thức dự kiến ban đầu của ông. Sau một thời gian tính toán và hoàn chỉnh cuối cùng ông đã đi đến một công thức phù hợp với các kết quả thực nghiệm, tuy không hoàn toàn giống hẳn với công thức hiện nay được nêu lên trong các sách giáo khoa. Một điều quan trọng là ông đã thấy rằng lực tương tác giữa hai nguyên tố dòng điện là những lực không xuyên tâm, khác hẳn các lực tương tác đã biết, và không tuân theo định luật thứ ba của Newton.
Ampère có một trực giác khoa học hết sức nhạy bén. Nhà bác học James C. Maxwell[\*] người Anh đã phải thốt lên: "... Lý thuyết và thực nghiệm hình như là kết quả tất nhiên được suy ra từ khối óc của Ampère...". Ampère đã đánh đổ quan niệm tách rời cơ học và điện học thời đó. Những phát minh của ông đã góp phần khai phá một con đường mới: biến công cơ học thành điện năng và ngược lại.
Ampère cũng là một nhà thực nghiệm tài ba. Ông đã thiết kế và tự chế tạo lấy nhiều thiết bị phục vụ cho thí nghiệm của mình. Những thiết bị thí nghiệm này đã trở thành nền tảng của những dụng cụ đo điện như ampe kế (ammeter), vôn kế (voltmeter), ôm kế
(ohmmeter)[19],... Ông còn là cha đẻ của nam châm điện, xuyến từ...
Ampère có nhiều công lao đối với điện học như Newton đối với cơ học. Các nhà bác học cùng thời, trong đó có Maxwell, khâm phục tài năng của Ampère và trìu mến gọi ông là "Newton của điện học".
Những thành tựu rực rỡ của mười năm nghiên cứu khoa học đã nâng người giáo viên trung học lên địa vị viện sĩ Viện hàn lâm khoa học Pháp, giáo sư trường Đại học bách khoa Paris – nơi dành riêng cho các giáo sư giỏi nhất nước Pháp – giáo sư triết học trường Đại học văn khoa và thanh tra ngành đại học Pháp.
## **Nhà khoa học đãng trí**
Một lần Ampère đọc báo cáo giới thiệu những thành tựu mới về vật lý tại Viện hàn lâm khoa học Pháp. Khi trở về chỗ ông rất ngạc nhiên nhìn thấy có người chiếm mất chiếc ghế vẫn dành cho minh. Nhà bác học định đuổi khéo – bằng cách đằng hắng mấy lần, nhưng người đó vẫn nghiêm trang ngồi, khoanh tay trước ngực như không có chuyện gì xảy ra. Bực mình ông tìm đến ông chủ tịch Viện hàn lâm: "Thưa ngài, tôi rất phiền lòng phải nhờ ngài can thiệp để trục xuất một kẻ lạ mặt, không phải là viện sĩ Viện hàn lâm khoa học, đã đến chiếm mất chỗ ngồi của tôi..." ông chủ tịch nhìn lại, khi biết người đó là ai liền đưa Ampère ra chỗ vắng, cười và nói nhỏ vào tai nhà bác học: "Thưa giáo sư ngài nhầm rồi đó..." và ông ta mở cuốn niên giám của Viện ra, trỏ cho Ampère xem một hàng chữ: "Napoleon Bonaparte[20], Hoàng đế nước Pháp, được bầu làm viện sĩ Viện hàn lâm khoa học Pháp, ngành Cơ học, ngày 5 tháng Tuyết năm thứ 6" (theo lịch cải cách hồi Cách mạng Pháp, tức là ngày 5 tháng 12 năm 1810 theo dương lịch). Ampère sửng sốt, vội đến xin lỗi vị hoàng đế – viện sĩ kia. Napoleon liền mỉm cười nói: "Ngài hãy xem, nếu quên mất bạn đồng sự của mình thì có thể gặp những phút khó xử như vậy đấy! Vậy xin mời giáo sư ngày mai đến điện Tuileries[21] để chúng ta có dịp làm quen với nhau". Nhưng ngày hôm sau Napoleon mỏi mắt chờ mãi cũng chẳng thấy Ampère tới dự tiệc như đã hẹn hôm trước.
Ampère có tư chất thông minh, nhưng ông sống khiêm nhường, ông đãng trí và cư xử vụng về, nhưng chân thành, hiền lành và tốt bụng. Đôi khi có người cười về tính đãng trí của ông. Song không ai nỡ giễu cợt con người già cả sẵn lòng giúp đỡ mọi người. Người ta kể lại rằng có lần, vào buổi chiều, ông đi dạo trong công viên và mải mê suy nghĩ, chợt ông thấy trước mặt có chiếc bảng đen. Theo thói quen ông tiến lại chiếc bảng và lấy phấn trong túi ra viết liên tiếp các công thức đang làm cho ông bận tâm. Vài phút sau chiếc bảng bỗng chuyển động, Ampère đi theo, cố làm xong các phép tính. Nhưng chiếc bảng đi càng nhanh hơn, và ông buộc phải chạy theo nó. Chỉ đến khi bị bỏ rớt lại, ông mới chợt tỉnh ra và hết sức sửng sốt: chiếc bảng mà ông đã viết các công thức chính lại là thành sau của một cỗ xe ngựa!
## **Người mở đường cho khoa học điều khiển**
##
Vào những năm cuối đời, Ampère tuy đã già yếu, vẫn gắng sức làm một công trình to lớn. Ông xếp loại tri thức của loài người trong một tác phẩm đồ sộ: "Luận về triết học của khoa học". Sách đang soạn dở thì Ampère qua đời. Cuốn sách chưa thâu tóm được tết cả vốn hiểu biết của loài người như ông mong muốn. Nhưng cuốn sách đã có đến 224 mục.
Trong mục thứ tám mươi ba, Ampère đề cập đến một khoa học mới: nghiên cứu cách điều khiển công việc xã hội. Ông đặt tên cho bộ môn khoa học đó là "kybernetike"[22]. Theo từ ngữ Hy Lạp "kybernetike" nghĩa là "chèo lái thuyền". Điều khiển học ra đời từ đó.
Ampère chết ngày 10 tháng 7 năm 1836.
Ai cũng xúc động và thương tiếc nhà bác học lỗi lạc khi nhận được tin từ thành phố Marseille[23] báo đi "André-Marie Ampère không còn nữa...".
Tên của ông được dùng để đặt cho đơn vị cường độ dòng điện.Last updated