AMPÈRE (A.-M.)


AMPÈRE (A.-M.)
AMPÈRE (A.-M.)

Dans l’effort continu de l’homme pour dominer la matière, capter son énergie, interpréter ses manifestations et les utiliser, des noms illustres émergent à qui nous sommes redevables de toute cette transformation. Dans la multitude de savants, d’inventeurs, de chercheurs qui lui ont consacré leur vie – tels Lavoisier, Pasteur, Curie, Einstein –, Ampère occupe une place exceptionnelle, trop souvent méconnue.

André-Marie Ampère naît à Lyon le 20 janvier 1775. De très bonne heure, il montre un esprit avide de savoir. Il se forme sans maître. D’une intense curiosité intellectuelle, à quatorze ans il a le courage de lire entièrement les vingt volumes de l’Encyclopédie . À dix-huit ans il connaît les principales œuvres mathématiques de son temps. Survient alors un événement qui a failli miner pour toujours de si brillantes qualités. Le père du jeune savant, juge de paix à Lyon, est arrêté et décapité en tant qu’aristocrate. Ampère ressent un tel chagrin que sa raison est en danger. Peu à peu, il surmonte sa douleur et se remet à ses études scientifiques et philosophiques. Successivement professeur à Bourg, puis à Lyon, ensuite à Paris, répétiteur, professeur à l’École polytechnique, nommé inspecteur général de l’Université, membre de l’Institut, enfin professeur au Collège de France, il meurt à Marseille le 10 juin 1836.

L’apport d’Ampère à l’évolution des sciences est capital. Il reste un admirable exemple de savant à la fois inventeur et précurseur.

Esprit créateur, il produit des découvertes par un phénomène de germination spontanée, comparable à une force de la nature.

Chercheur-né, il est sans cesse en quête de la vérité, toujours prêt à s’enthousiasmer devant les idées des autres, à les assimiler en les contrôlant si possible expérimentalement, à les développer ensuite en restant pénétré de l’immense inconnu qui enveloppe les pensées humaines.

Mathématicien de premier ordre, il montre comment l’on doit utiliser cette science, qu’il considérait comme une branche de la philosophie, à l’étude des découvertes des faits physiques pour en donner une formule définitive. Le rôle des mathématiques s’est révélé précieux, même nécessaire, comme moyen d’expression de la physique moderne.

Précurseur de génie, Ampère ouvre à l’esprit scientifique des voies par la suite largement exploitées.

Le fondateur de l’électromagnétisme

Jusqu’en 1820, on connaissait l’électricité grâce à la pile de Volta et à la balance de Coulomb. On connaissait aussi le magnétisme et la lumière. Mais entre ces trois ordres de phénomènes, on n’établissait aucune relation, et, ignorant leur nature intime, on ne savait même pas déterminer et régler leurs manifestations.

En 1820, le physicien danois Hans Christian Œrsted découvre que le voisinage d’un «conflit électrique» (nous dirions maintenant avec Ampère le courant électrique) dévie l’aiguille aimantée. Partant de cette simple expérience que personne, pas même Œrsted, n’avait su comprendre et exploiter, Ampère, en quelques semaines, établit les bases de toute une science à laquelle il donne le nom d’électromagnétisme. Les traits fondamentaux en sont:

– la notion d’identité du magnétisme et de l’électricité;

– l’explication du champ magnétique terrestre;

– la conception de courants particulaires existant dans l’aimant et du feuillet magnétique.

Chemin faisant, Ampère crée la notion de courant électrique. Il lui attribue une direction, un sens, concrétisés par la fameuse règle appelée encore aujourd’hui la règle de l’observateur ou du bonhomme d’Ampère. Poussant plus loin son analyse, Ampère donne au phénomène observé cette forme mathématique qui permet, par la suite, d’en prévoir et calculer les effets. Tout cela justifie pleinement l’appréciation de l’illustre physicien Maxwell: «Le tout, théorie et expérience, semble avoir jailli en pleine vigueur et complètement armé du cerveau du Newton de l’électricité. La forme est parfaite, la rigueur inattaquable, le tout se résume en une formule d’où peuvent se déduire tous les phénomènes et qui devra rester la formule fondamentale de l’électrodynamique.»

L’inventeur

Ses travaux de laboratoire amènent Ampère à imaginer et à réaliser, de ses propres mains, des montages et des dispositifs ingénieux. Leur portée pratique est immense. Certains sont à la base d’appareils de mesure électrique: l’ampèremètre, pour la mesure de l’intensité, le voltmètre, pour la mesure des différences de potentiel.

Parmi les dispositifs expérimentaux on peut citer:

– La boussole astatique : c’est l’ensemble de deux petits aimants identiques disposés en sens inverses. Ce montage permet d’éliminer l’influence du champ magnétique terrestre sur un équipage mobile; il facilite l’étude du champ créé par un courant. La sensibilité de l’appareil est considérablement accrue. Ainsi le galvanomètre était-il inventé.

– Le solénoïde : il est constitué par l’enroulement en hélice d’un fil métallique auquel Ampère donne le nom de solénoïde, mot qui, étymologiquement, signifie «en forme de conduit». Traversé par un courant, le solénoïde se comporte comme un véritable aimant; l’allure des lignes d’induction du champ magnétique extérieur est comparable. On peut lui attribuer une face nord et une face sud, comme dans le cas d’un aimant. Cet enroulement est utilisé dans un grand nombre d’appareils: transformateurs, électro-aimants...

– L’électro-aimant . Profitant de la découverte faite par Arago de l’aimantation du fer par le courant, Ampère imagine de l’utiliser en plaçant du fer doux à l’intérieur du solénoïde. Il obtient des effets beaucoup plus grands. L’électro-aimant était inventé. «Nulle invention, depuis celle de l’imprimerie, n’eut plus d’influence dans le monde que celle de l’électro-aimant; c’est lui l’organe essentiel de toutes les applications électriques; c’est par lui que tous les progrès ont été accomplis» (extrait d’un discours prononcé par Marie Alfred Cornu lors de l’inauguration de la statue d’Ampère, le 8 octobre 1888).

Le précurseur

L’hypothèse d’Avogadro-Ampère

À l’encontre de la plupart des chimistes de son temps, imbus des vieilles idées sur le phlogistique, Ampère, avec sa lucidité habituelle, est un atomiste fervent, comme avaient pu l’être par une simple vue de l’esprit Épicure et Lucrèce, comme le sont aujourd’hui tous les chimistes par une expérimentation devenue maintenant possible et féconde.

Reprenant une observation de Gay-Lussac sur «la combinaison des substances gazeuses entre elles», il conçoit l’égalité du nombre de molécules dans des volumes égaux de gaz de natures différentes, mais mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression.

Comme lors de l’expérience d’Œrsted, Ampère ne s’arrête pas à l’énoncé de cette loi; il cherche à en déduire la forme et l’arrangement des atomes pour prévoir leurs combinaisons, leurs substitutions. Il conçoit ce que l’on appelle aujourd’hui la stéréochimie qui, à son époque, ne fut considérée que comme «une fantaisie révolutionnaire».

L’hypothèse des courants particulaires

Dans son Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques, uniquement déduite de l’expérience (1827), Ampère montre que les propriétés magnétiques de l’aimant peuvent être expliquées par des courants ayant leur siège dans la matière. Il les appelle «courants particulaires». Il pressent ainsi les orbites électroniques de l’atome.

Un chercheur désintéressé

L’œuvre scientifique d’Ampère est donc d’une richesse incomparable. Cet esprit si profondément encyclopédique se tourne aussi bien vers les mathématiques que vers les sciences naturelles, les sciences physiques que la philosophie. Sa solide formation mathématique l’a profondément marqué. Il a su en tirer magnifiquement parti, mais, au moment où son génie éclate, on le voit assailli de soucis matériels et moraux, absorbé par une carrière épuisante d’enseignement, puis d’inspection générale, obligé de rédiger ses mémoires «avec une hâte extrême». On ne peut que déplorer pareille situation. Quand on songe qu’Ampère avait pensé un moment se procurer en Autriche des échantillons de pechblende pour en étudier avec Nicolas Louis Vauquelin la composition chimique, on peut se demander ce qu’il en eût résulté: Ampère aurait-il constaté la phosphorescence et de là aurait-il été mis sur la voie de la découverte de la radioactivité?

Le fait scientifique existe par lui-même avant l’esprit humain dans lequel il se reflétera. Mais le savant est-il indépendant de sa science? Il est certain que le hasard joue souvent un rôle capital dans les découvertes. Néanmoins, et de plus en plus, ces accidents heureux n’arrivent qu’à ceux qui par un effort prolongé ont consacré leur vie à l’étude de la science. Ils sont ainsi tout préparés à saisir la solution recherchée quand elle s’offre soudainement à eux. L’amateur éclairé qui, par curiosité d’esprit, fait de belles découvertes a disparu. La physique en est arrivée à un stade où il faut, pour la faire progresser, lui consacrer tout son temps et disposer d’un matériel de plus en plus considérable et coûteux. À notre époque la spécialisation est devenue la règle, le travail en équipe une nécessité.

Dans notre monde dominé par l’efficacité des moyens matériels, la recherche dite fondamentale demeure la source féconde d’où découlent des progrès techniques et des applications pratiques imprévisibles.

Ampère, chercheur désintéressé, soutenu, dans des conditions de travail souvent difficiles, par la joie de connaître et de comprendre, reste pour nous un savant exemplaire.

Son nom a été choisi pour désigner l’unité d’intensité du courant électrique, notion fondamentale que, le premier, il avait mise clairement en évidence. La plus grande gloire, pour un savant, est d’inscrire son nom au panthéon des phénomènes déchiffrés dans le grand livre de la Nature. Tel est le cas d’André-Marie Ampère.

Encyclopédie Universelle. 2012.

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  • Ampere — Am p[ e]re ([aum]N p[^a]r ), Ampere Am*pere ([a^]m*p[=a]r ), n. [From the name of a French electrician.] (Elec.) The unit of electric current; defined by the International Electrical Congress in 1893 and by U. S. Statute as, one tenth of the unit …   The Collaborative International Dictionary of English