AMPERE, Andre-Marie (1775-1836)
Fransız fizikçi, matematikçi ve kimyacı. Elektromanyetik teorinin kurucularındandır.
22 Ocak 1775’te Lyon kentinde zengin bir ipek tüccarının oğlu olarak doğdu. Babası Jean-Jacques Ampere, Rousseau’nun eğitim teorilerinden çok etkilenmiş, oğlunu da Rousseau’nun Emile adlı yapıtındaki önerilere göre büyütmeye karar vermişti. Bu amaçla, doğumdan az sonra taşındıkları Polemieüx köyünde oğlu için zengin bir kitaplık hazırladı ve Andre-Marie’nin kitap seçimine hiç karışmadan kendi kendini eğitmesini sağladı. Bu kitaplıkta Ampere’i etkileyen en önemli yapıt, Diderot ile d’Alembert’in hazırladıkları Ansiklopedi idi. Descartes’ın yaşamım ve yapıtlarını inceleyen bir kitapçık da Ampere’i bilimsel uğraşının saygınlığına inandırdı. O günlerde kendi matematik dehasının bilincine varan Ampere, Eukleides’in geometri kitaplarındaki sonuçları kendi kendine ispatlamaya başladı. Lyon kütüphanesindeki önemli matematik yapıtlarından bazılarının Latince olması da Ampere’i yıldıramamıştı; çok kısa sürede Latince öğrenerek bulduğu hemen her kitabı okudu. Bir yandan da annesi Jeanne Desutieres- Sarcey’nin etkisiyle küçük Ampere’e koyu bir din eğitimi
veriliyordu. Bu yüzden Ampere, bütün yaşamı boyunca Ansiklopediciler’in kuşkucu görüşü ve dinsel inancın rahatlığı arasındaki ikilemle yaşadı.
Ampere’in çocukluk dönemi, 1789 Fransız Devrimi ile sona erdi. Devrim Polemieux gibi uzak köyleri de etkilemiş; babası Jean-Jacques, Jakoben-ler’e karşı çıkmak için köy halkının isteğiyle sorgu yargıçlığına getirilmişti. Sonunda köy Cumhuriyetçi-ler’in ordularına teslim oldu ve Jean-Jacques Ampere
23 Kasım 1793’te giyotine gönderildi. Bu olay Andre-Marie’yi derinden etkiledi. Kitaplar arasında geçen çocukluk yılları boyunca dünya olaylarından hep uzakta kalmıştı; beklemediği bu büyük değişiklik karşısında tümüyle içine kapandı. Bu bunalımlı dönemde yaşça kendisinden biraz büyük olan Julie Caron ile tanıştı. Ailelerinin ekonomik ve sosyal düzeylerinin denk olmasına karşın, Ampere’in görünürde hiçbir işinin olmaması ve içine kapanıklığı, Lyon’un toplumsal yaşamına alışmış olan Julie Caron ile evlenebilmesi için engeldi. Ne var ki, duygularını bütün şiddetiyle yaşayan Ampere, amacına erişmeden bir düşüncenin peşini bırakacak yapıda değildi.
1799’da Caron ile evlendiği zaman Ampere’in sevinci, babasının ölümünden duyduğu keder kadar büyük ve sarsıcı oldu. Ampere’in bu özelliği bilimsel çalışmalarında da etkili olmuştur: Onu yöneten, ilgilendiği konuya duyduğu aşırı hevesti. Hiçbir zaman dikkatle düzenlenmiş deneyler ya da sistemli bir düşünme yöntemiyle çalışmadı; ama aklını kurcalayan en küçük bir düşünceyi sabırla sonuna kadar araştırmaktan da geri kalmadı.
Şans oyunları ve olasılıklar kuramı
Evlendikten sonraki dört yıl Ampere’in yaşamındaki en mutlu devre oldu. 1800’de Jean-Jacques adını yerdiği bir oğlu olmuştu ve Lyon’da özel matematik dersleri vererek ailesini geçindiriyordu. 1802’de Bourg’da bir okulun fizik ve kimya öğretmenliğini üstüne aldı. 1803 Nisanı’nda, bilim dünyasında kendine ün sağlayacağına inanarak, şans oyunlarının matematiksel kuramı konusunda özgün bir makale yazmaya başladı. Ancak, oğullarının doğumundan beri hasta olan eşi üç ay sonra öldü; Ampere de Lyon’dan ve anılarından ayrılmaya karar verdi.
Olasılıklar kuramına ilişkin makalesi ilgi görünce, Paris’teki Ecole Polytechnique’e ders yardımcısı atanan Ampere, duygusal yaşamının fırtınalarını bir türlü bastıramıyordu. İşini çok can sıkıcı bulduğundan ve yabancısı olduğu bu büyük kentte yalnızlığa gömüldüğünden, bir ailenin yanına sığındı ve 1806’da bu ailenin kızı Jeanne Potot ile evlendi. Bir kızları oldu, ancak bu evlilik boşanmayla sonuçlandı.
1808’de yeni kurulan üniversite sisteminde müfettiş olarak görevlendirilen Ampere bu görevi ölünceye değin sürdürdü. 1819’da Paris Üniversitesi’nde ders vermeye çağırıldı. 1824:te de College de France’ aa deneysel fizik kürsüsünün başına getirildi. Özellikle 1820-1824 arasında elektrodinamik alanındaki çalışmaları, Ampere’in adını çağın en büyük bilginleri arasına yazdırmıştı. Buna karşın özel yaşamı hep düzensiz ve mutsuz sürüp gitti. Çocuklarının sorunları ve maddi sıkıntılar sonucunda sağlığı iyiden iyiye bozuldu ve teftiş için gittiği Marsilya’da 10 Haziran 1836’da yapayalnız öldü.
Arrtpere’in kişisel mutsuzluğunun, düşünce ve görüşlerinin gelişmesi üzerinde önemli bir etkisi olmuştur. Her terslikten sonra, yaşamının değişik bir alanında değişmeyen gerçekleri aramaya koyuldu. Oğlunun sonradan söylediği gibi, olasılıklarla yetinmeyip hep kesin gerçeği aramak istemişti. Olasılık teorisi üstüne yazdığı ilk makalede de, tek bir oyuncunun, kendisinden daha iyi parasal olanakları bulunan bir gruba karşı, her türlü şans oyununda eninde sonunda kaybetmeye mahkûm olduğunu göstermişti; sonuç kesindi.
Bilimsel konularda Ampere’in kesin sonuçlar araması ve sonucun bulunabileceğine olan inancını hiç kaybetmemesi, bilimsel araştırmalarını biçimlendirecek bir felsefe geliştirmesine yol açtı. Fransa’da 19. yy’ın başlarında, Condillac’ı izleyenlerin görüşleri egemendi. Buna göre “gerçek” insanın ancak duyularıyla algılayabildiklerinden oluşmaktaydı; hem nesnel bir dünya, hem de Tanrı’nın varlığı kuşkuluydu. Bu görüşü benimsemeyen Ampere yeni bir görüş oluşturmaya yöneldi. Fransa’da Kant’ın yapıtlarını ilk okuyan birkaç aydından biriydi. Bu felsefenin içinde din inancına da yer verilmesi Ampere’i hoşnut etmiş; ancak, Kant’ın uzay-zaman ve etki-sonuç ilkesi konularındaki düşüncelerini beğenmemişti. Kant’a göre uzay ve zaman insanın algılamasıyla gerçeklik kazanıyordu. Bu da matematikçi, ve fizikçi Ampere için bağışlanmaz bir yanlıştı. Ampere’in felsefesine göre, bir kişinin kolunu hareket ettirebilmesi, her olayın bir etkinin sonucu olarak açıklanabileceğinin kanıtıydı. Kişi ilk önce kolunu hareket ettirmek istiyor, bu isteğinin bilincine varıyor ve sonuçta kolu harekete geçiyordu. Ampere, bu düşünceyi, insanın dışındaki bir dünyanın gerçekliğini kanıtlamak için kullandı. Eğer kişi kolunu, örneğin ağır bir masanın altında kıstırıldığı için oynatamazsa, o zaman kişi kendi dışındaki etkilerin bilincine varıyordu. Böylelikle Ampere etki-sonuç ilkesini psikolojik dünyadan fiziksel dünyaya taşıdı ve insanın algılamaları dışında maddenin varlığını kanıtlamış oldu. Ampere’in felsefesi, onun hem Tanrı’ya hem de gerçek bir nesnel dünyaya inanmasını sağladı. Bundan sonra da Ampere gerçek dünya hakkında bilinebilecek her şeyi araştırmaya başladı.
Kimyacı ve matematikçi Ampere
Ampere’in kimyaya karşı ilgisi ilk kez Lyon’da özel dersler verdiği sırada uyanmıştı. Bu ilgi zamanla arttı ve Davy yeni araştırmalarla klasik Fransız kimya okulunu temelinden sarstığı zaman, kimya Ampere için çok güçlü bir tutku haline geldi. Ampere bilimsel konularda kendini “saflık”la nitelemişti: yeni bir bilimsel düşünceyi, görünürde hiçbir desteği olmadan da hemen bir varsayım olarak kabul edebilir ve sonuçlarını araştırabilirdi. Asıl önemli olan, bu düşüncenin ileride çelişkilere neden olup olmadığı, olmuyorsa ne gibi yeni sonuçlara yol açtığıydı. Davy 1807’de sodyum ve potasyumu bulduğunu açıkladığı zaman, Ampere hemen Davy’nin açıklamasından yola çıkarak, bu kez klorun yeni bir element olduğunu gösterdi. Ancak, bu buluşunu herkese kabul ettirmek için gereğince zamanı ve olanakları olmadığından, araştırmalarının sonuçları bir kenarda unutuldu. Aynı biçimde, 1813’te Courtois’nm yosundan elde ettiği örneğin klora benzediğini de Ampere farketmişti; ancak bu maddenin yeni bir element olarak tanıtılması ve -“iyot” diye adlandırılması da gene Davy’ye kaldı.
Kimyada Ampere’in en çok ilgisini çeken konu gazların, bugünkü adıyla, “molekül yapısı” idi. 1811 ’de, bugün Avogadro’nun adıyla anılan ve aynı hacimdeki bütün gazların eşit koşullarda aynı sayıda molekül içerdiğini gösteren yasayı, Avogadro’dan habersiz olarak üç yıl gecikmeyle buldu. 1815’te ilk kez moleküllerin hareketinin matematiksel analizini gerçekleştirdi. Boyle-Mariotte yasasının, moleküllerden oluşan bir gaz için de geçerli olabileceğini gösterdi. Sonraları, yeni elde edilen kimyasal elementleri sistemli bir biçimde sıralayarak ortak yönlerini araştırmaya başladı ve 1816’da bu konuda bir makale yazdı.
Çocukluğunda matematik yeteneğiyle büyük umut vermesine karşın, bugün Ampere’in adı en büyük matematikçiler arasında sayılmaz. Makalelerinde hep özgün yaklaşımlar, özellikle kendi geliştirdiği algoritmalar (çözüm yöntemleri) dikkati çeker. Ampere’de tıpkı Euler’de olduğu gibi, ancak doğuştan bir matematikçide bulunabilecek, karmaşık matematiksel ilişkileri anında görebilme özelliği vardı. Ampere’in en önemli matematik incelemesi kabul edilen Memoire sur /’ integration des equations aux differences partielles (“Tikel Türevli Denklemlerin İntegral Hesapları Üstüne İnceleme,” 1814) adlı yapıtında, bugün Monge-Ampere adıyla anılan tikel (kısmi) türevli denklemlerin integralini almak için yeni yöntemler geliştirdi. Bu yapıt önemli olmakla birlikte, Ampere gibi üstün matematik yeteneği olan birisinden beklenebilecek, matematikte çığır açacak nitelikte bir yapıt değildi. Ampere’in matematikte önceleri vaadettiği umutları gerçekleştirememiş olması, o dönemde Fransız bilim çevrelerinde yaygın olan birtakım koşullanmalardan kaynaklanmıştır. Bir kez Bilimler Akademisi’ne üye olduktan sonra, fizik ve
kimyaya duyduğu büyük ilgiyi bir yana bırakarak, matematik çalışmalarına ağırlık vermesi gerekiyordu ve bu zorlama koşullar altında gerçekten özgün matematik yapıtları vermesi beklenemezdi.
Elektrodinamiğin temellerinin atılması
1820’de Ampere matematikçi ve kimyacı olarak oldukça büyük bir ün yapmıştı, ama o yılın Eylül ayındaki kimi gelişmeler, Ampere’in bilim tarihindeki asıl yerini almasını sağladı. Gerçekten de Ampere’e yeni bir dünyanın kapılarını açan olay, 1820 ilkbaharında Oersted’in elektromanyetizmayı bulması oldu. Oersted deneyleri sırasında, elektrik akımı taşıyan iletkenlerle mıknatıslar arasındaki etkileşimi gözlemlemişti. Bilimler Akademisi’nin 4 Eylül 1820 tarihli toplantısında François Arago, Oersted’in buluşunu, kendisini büyük bir şaşkınlık ve kuşkuyla dinleyen topluluğa anlattı. 1780’lerde Coulomb’nun, elektrik ve manyetik olaylar arasında hiçbir ilişki olamayacağı yolundaki kanıtlamasını kabul eden çoğunluk için, Arago’nun aktardıkları inanılır gibi değildi. Ampere ise Oersted’in buluşunu hemen benimsedi ve bu olayın nedenlerini, sonuçlarını düşünmeye başladı. Bu konuda ilk makalesini 18 Eylül’de akademiye okudu ve sonraki haftalarda oturumlara hep yeni bir bildiriyle geldi. Böylece, elektrodinamik biliminin temelleri beş hafta gibi kısa bir süre içinde atılmıştı.
Ampere, 25 Eylül 1820’de manyetizmaya elektrik akımlarının sonucu olarak bakmak gerektiğini açıkladı. Böylelikle, akım taşıyan bir iletken bir mıknatısa özdeş oluyordu. Ampere, bir makalesinde elektrik akımıyla mıknatıslık yaratılabileceğini duyar duymaz, aklına, dairesel şekilde akan elektrik akımlarının birer mıknatıs gibi hareket edeceği düşüncesinin geldiğini yazar. Öte yandan, Bilimler Akademisindeki tarihi konuşmasında tutulan bazı notlara göre, Ampere, Oersted’in buluşu üzerine, elektrik akımı taşıyan iki telin birbiri üzerine belli bir kuvvet uygulayacağını anlamıştı. Bu açıklamalardan ilki elektrodinamiğin kuramsal olarak anlaşılmasını sağlayan, öbürü ise bu yeni düşünceyi deneysel olarak kanıtlayabilecek çok önemli iki görüştü.
Elektrodinamik olayların ardındaki temel düşünceyi geliştirdikten sonra Ampere, 1821-1825 yılları arasında bu konuda yeni deneylere girişti ve bunların matematiksel analizini gerçekleştirdi. Ampere, bu çalışmalarıyla elektrodinamik bilimini başlatmış ve günümüze değin geçerliliğini koruyan temellerini atmıştı. Araştırmalarının sonuçlarını 1827’de yayımladığı La theorie analytique des phenomenes electro-dynamiques uniquement deduite de l’experience (“Elektrodinamik Olayların Yalnız Deney Yoluyla Varılmış Analitik Kuramı”) adlı yapıtında topladı. Ampere, dairesel iletkenlerdeki akımlar üstüne yaptığı çalışmalarıyla, yatak yayı biçiminde sarılmış bir telin bir mıknatıs gibi davranabileceğini gösterdi. Arago ile birlikte yaptığı deneyler, “Solenoyit” adını verdiği bu sarmal iletkenin gerçekten bir elektromıknatıs işlevi görebileceğini kanıtladı. Solenoyit sonradan, özellikle Henry’nin katkısıyla geliştirildi.
Elektrik akımı birimleri
Ampere çalışmalarını kuramsal düzeyde bırakmamış, vardığı sonuçların uygulamalarını da araştırmıştır. Elektrik akımlarını ölçebilecek galvanometre ve ampermetrelerin yapılabilmesi için gerekli ilkeleri belirlemiş, ayrıca elektrik telli bir telgraf sistemi yapmayı tasarlamıştır.
Elektrodinamik konusunda Ampere’in elde ettiği en önemli matematiksel sonuç, iki elektrik akımı elemanı arasındaki kuvvetin tanımıdır. Elektrik akımı taşıyan iki iletken telin arasındaki kuvveti ilk kez 1820’de yazdığı makalelerde incelemişti. 1827’de bu kuvveti, bir elektrik akımı elemanının yarattığı manyetik alan ve bu alanın diğer bir elektrik akımıyla etkileşmesi sonucu ortaya çıkan kuvvet olarak tanımladı. Ampere’in bu tanımının kapalı bir devre üstünden integrali alınırsa, Biot-Savart yasası bulunur. Ampere’in en büyük başarısı, elektrik ve manyetik alanları aynı fiziksel olgunun değişik yönleri olarak değerlendirip bu iki alanı birleştirebilmesivdi. Ne var ki, çalışmaları yalnızca durağan durumlar için geçer-lıydı ve zamana bağlı olayları hiç incelemedi. Bu yüzden elektromanyetik indüklemeyi bulma onuru Faraday’a kaldı. Elektrik ve manyetik alanların en genel biçimde birleştirilmesi ise Maxwell’in eseridir.
Elektrik bilimine katkılarından dolayı, elektrik akım birimine Ampere’in adı verilmiştir. Elektrik akım birimi olarak amper, sonsuz uzunluktaki paralel iki tel arasında tellerden geçen akımın oluşturduğu kuvvete göre tanımlanır: bu koşullarda, önemsenmeyecek kalınlıkta iki tel arasında 2×107 newton m’lik bir kuvvet yaratan akım bir amperdir. Elektrik mühendisliği uygulamalarında da, bir voltluk gerilimde bir ohm’luk dirençten geçen akım bir ampere eşittir.
Ampere’in yaşamı ve yapıtları hakkındaki bütün kaynaklar Paris’te, Bilimler Akademisi kitaplığında kırk kutu halinde saklanmaktadır. Bunlar kataloglanmış, ancak tümüyle incelenememiştir.
• YAPITLAR (başlıca): Considerations sur la theorie mat-hematique du jeu, 1802, (“Oyunun Matematik Teorisi Üzerine Düşünceler”); Memoire sur l integration des equations aux differences partielles, 1814, (“Tikel Türevli Denklemlerin Integra! Hesabı Üstüne İnceleme”); La Theorie analytique des phenomenes electrodynamiques uniquement deduite de l’experience, 1827, (“Elektrodinamik Olayların Yalnız Deney Yoluyla Varılmış Analitik Kuramı”); Oeuvres, (ö.s.), 17 cilt, 1854-1862, (“Yapıtlar”).
• KAYNAKLAR: L.de Launay, Le Grand Ampere, 1925; C.A. Valson, Andre-Marie Ampere, 1885.
Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi