André-Marie Ampère: A Mente Brilhante que Mudou a Ciência

Au

final du siècle 18, la France était affogée au sang du terror revolucionnaire.

La

guillotina ne poupait la nobreza, la plebe, ni les hommes de la loi.

C

'est ce moment de désespéir et de trauma irréparable, assistant à l'exécution du propre père,

que

la tête de un jeune autodidacte quasi sucumbe à l'escurité absolue.

No

entanto, ele encontrou a sua salvação na precisão inviolável da matemática.

Ele

não teve educação formal, mas dominou a mecânica analítica de Lagrange ainda na juventude.

E

quando o mundo científico foi abalado pela descoberta de que uma bússola enlouquecia perto de um fio elétrico,

enquanto

outros cientistas apenas observavam, ele levou menos de duas semanas para transformar um truque de laboratório na monumental teoria matemática dos fenômenos eletrodinâmicos. Hoje, vamos vislumbrar a vida de André-Marie Ampère.

Como

um matemático marcado por depressões profundas e casamentos desastrosos, conseguiu deduzir, unicamente pela força da abstração e da geometria,

a

força invisível que hoje move o nosso planeta? Prepare-se para conhecer o homem que James Clark Maxwell coroaria como o Newton da eletricidade.

Os

maiores matemáticos de todos os tempos. Episódio 71. André-Marie Ampère.

André

-Marie Ampère nasceu em 20 de janeiro de 1775, em Lyon, França.

O

pai de André-Marie Ampère, Jean-Jacques Ampère, era um homem próspero que possuía uma casa em Lyon e uma casa de campo em Poleimil, que fica a apenas 10 quilômetros de Lyon. Até André-Marie completar 7 anos de idade, a família passava a maior parte do ano em Lyon, exceto nos meses de verão, que eram passados em Poleimil.

No

entanto, em 1782, a casa em Poleimil tornou-se a residência principal da família, pois o pai de André-Marie desejava dedicar mais tempo à educação do filho. Apenas um curto período durante o inverno era passado em Lyon, onde o pai de André-Marie cuidava de seus interesses comerciais.

Apesar

de não frequentar a escola regular, André-Marie recebeu uma excelente educação.

Ele

descreve essa educação em escritos autobiográficos, referindo-se a si mesmo de forma um tanto curiosa na terceira pessoa.

Seu

pai, que nunca havia deixado de cultivar a literatura latina e francesa, bem como diversos ramos da ciência, criou-o ele mesmo no campo, perto da cidade onde nasceu.

Ele

nunca exigiu que o filho estudasse nada, mas soube como inspirar nele o desejo de aprender.

Antes

de saber ler, o maior prazer do jovem Ampère era ouvir passagens da história natural de Buffon. Ampère leu artigos da L'Encyclopédie, muitos dos quais, como Arago observou muitos anos depois, ele conseguia recitar de cor mais tarde em sua vida. Arago também afirma que Ampère leu a Enciclopédie começando pelo volume 1 e lendo os artigos em ordem alfabética.

Se

o desejo posterior de Ampère por classificação em todas as disciplinas surgiu dessa educação, ou se ele gostava de Buffon e da Enciclopédie devido a um gosto natural por classificar, é difícil dizer. Afirma-se que Ampère havia dominado toda a matemática conhecida até os 12 anos de idade. Mas isso parece um certo exagero, já que, segundo o próprio relato de Ampère, ele não começou a ler livros de matemática elementar até os 13 anos de idade. No entanto, Ampère sempre foi alguém que confiava muito em suas próprias habilidades, e, certamente, começou a desenvolver suas próprias ideias matemáticas muito rapidamente, começando a escrever um tratado sobre sessões cônicas.

Ampère não tinha contato com ninguém que possuísse um conhecimento matemático aprofundado, então não é de se surpreender que ele sentisse que suas ideias eram originais.

Ainda

com apenas 13 anos de idade, Ampère submeteu seu primeiro artigo à Academia de Lyon.

Este

trabalho tentava resolver o problema de construir uma reta de mesmo comprimento que um arco de círculo. Seu método envolvia o uso de infinitesimais, mas, como Ampère não havia estudado o cálculo, o artigo não foi considerado digno de publicação. Pouco depois de escrever o artigo, Ampère começou a ler o artigo de D'Alembert sobre o cálculo diferencial na Enciclopédie e percebeu que precisava aprender mais matemática. Após ter algumas aulas de cálculo diferencial e integral com um monge em Lyon, Ampère começou a estudar as obras de Euler e Bernoulli.

Ele

então adquiriu um exemplar da edição de 1788 da Mechanique Analytique, de Lagrange, e iniciou um estudo sério da obra. Ampère escreve, novamente sobre si mesmo na terceira pessoa.

A

leitura de Mechanique Analytique o animou com um novo ardor. Ele repetiu todos os cálculos nela contidos.

No

entanto, sua vida logo seria abalada.

A

Revolução Francesa começou com a queda da Bastilha em 14 de julho de 1789.

Mas

o efeito na região de Polemil não foi muito grande no início.

O

pai de Ampère manteve-se longe de problemas até o final de 1791, quando aceitou o cargo de Juiz de Paz em Lyon. Esse cargo tornou virtualmente impossível para ele evitar problemas. Mas a primeira tragédia a atingir a família ocorreu em 1792, quando a irmã de André-Marie faleceu.

A

cidade de Lyon recusou-se a cumprir as instruções vindas de Paris e foi sitiada por dois meses.

Com

a queda da cidade, o pai de Ampère foi preso por ter emitido um mandado de prisão contra o jacobino Chevalier, que havia sido executado. O pai de Ampère foi para a guilhotina com uma compostura notável, escrevendo para a mãe de Ampère de sua cela O efeito da morte de seu pai sobre Ampère foi devastador.

Ele

abandonou seus estudos da Mechanique Analytique e não retornou ao estudo da matemática por 18 meses.

Ele

só voltou a ser algo parecido com o que era antes quando conheceu uma garota, Julie, por quem se apaixonou profundamente. Julie parecia menos atraída por Ampère.

Ele

não tem modos, é desajeitado, tímido e apresenta-se mal. Apesar dessa frieza, eles ficaram moivos em 1797 e Ampère decidiu que era melhor mostrar que conseguia ganhar a vida, começando então a dar aulas particulares de matemática em Lyon.

Ele

se casou com Julie em 1799 e o filho deles, Jean-Jacques, nasceu no ano de 1800. Ampère continuou dando aulas de matemática até 1802, quando foi nomeado professor de física e química na École Central de Burg.

Este

foi um período difícil para Ampère, pois Julie adoeceu antes de ele se mudar para Burg, o que fez com que ela ficasse em polêmio. Enquanto Ampère estava em Burr, ele passava muito tempo ensinando física e química, mas sua pesquisa era em matemática.

Essa

pesquisa resultou na composição de um tratado sobre probabilidade, a teoria matemática dos jogos, que ele submeteu à Academia de Paris em 1803. Laplace notou um erro e o explicou a Ampère por meio de uma carta. Ampère conseguiu corrigi-lo e o tratado foi reimpresso.

Na

verdade, o tratado foi modificado diversas vezes e Ampère relutava em declará-lo concluído pelo temor de que mais alterações pudessem ser necessárias.

Este

trabalho foi seguido por um sobre o cálculo de variações, também em 1803. Após um ano em Burg, Ampère mudou-se para mais perto de Polémio, sendo nomeado para um cargo de matemática no Lycée, em Lyon, por recomendação de Delambre.

Seu

tempo em Lyon tornou-se difícil devido ao declínio contínuo da saúde de sua esposa. Matematicamente, ele continuou a produzir bons trabalhos, desta vez um interessante tratado sobre geometria analítica.

Como

vários outros matemáticos, Ampère parecia capaz de se concentrar em seus teoremas apesar da tragédia pessoal ao seu redor.

E,

tristemente, isso seria exigido dele por toda a sua vida infeliz.

Após

a morte de sua esposa, em julho de 1803, Ampère ficou com sentimentos de culpa, pois havia vivido longe dela durante grande parte de seu curto casamento. Ele decidiu deixar Lyon e ir para Paris. Hoffman escreve a respeito de seus sentimentos após a morte da esposa.

Sua

depressão subsequente contribuiu para a sua decisão de aproveitar a primeira oportunidade para deixar Lyon em busca de novos ares em Paris. Mais tarde, ele se arrependeria dessa decisão.

A

falta dos amigos de Lyon, que tentaram preencher o vazio emocional deixado pela morte de Julie, foi sentida dolorosamente. Embora Ampère tenha se ajustado gradualmente às disputas de prioridade e às brigas internas da comunidade científica parisiense, ele sempre ansiou por um retorno à vida intelectual que havia experimentado em Lyon.

A

essa altura, Ampère já tinha uma boa reputação tanto como professor de matemática quanto como pesquisador, e, com base nessa reputação, foi nomeado repetiter, basicamente um tutor de análise na Ecole Polytechnique em 1804. Sem uma educação formal e sem qualificações formais, sua nomeação é surpreendente, mas mostra que seu potencial foi reconhecido nessa fase.

Sua

vida, que já continha muitas tragédias, não melhorou, e ele embarcou em um casamento desastroso. Lagrange e Delambre compareceram ao seu casamento com Jenny no dia 1º de agosto de 1806,

mas

antes mesmo do nascimento da filha deles em 6 de julho de 1807, o casal já vivia separado e não se falava.

Eles

se separaram legalmente em 1808 e Ampère obteve a guarda da filha, Albini. Nomeado professor de matemática na Ecole Polytechnique em 1809, ele ocupou cargos lá até 1828.

Ampère

e Cauchy dividiam o ensino de análise e mecânica e havia um grande contraste entre os dois.

O

ensino de análise rigorosa de Cauchy levava a um grande progresso matemático, mas era considerado extremamente difícil pelos alunos, que preferiam muito mais a abordagem mais convencional de Ampère para análise e mecânica.

Ampère

foi nomeado para uma cátedra na Universidade da França em 1826, cargo que ocupou até sua morte.

Em

Paris, Ampère trabalhou em uma ampla variedade de tópicos. Embora fosse um professor de matemática, seus interesses incluíam, além da matemática, a metafísica, a física e a química.

Na

matemática, trabalhou com equações diferenciais parciais, produzindo uma classificação que apresentou ao Instituto em 1814. Esse parece ter sido um passo crucial em sua eleição para o Instituto Nacional de Ciências em novembro de 1814, quando derrotou Cauchy, recebendo 28 dos 56 votos computados. Ampère também fazia contribuições significativas para a química.

Em

1811, ele sugeriu que um ácido anidro preparado dois anos antes era um composto de hidrogênio com um elemento desconhecido, análogo ao cloro, para o qual sugeriu o nome flúor.

Depois

de se concentrar na matemática enquanto buscava admissão no Instituto, Ampère voltou à química após sua eleição em 1814

e

produziu uma classificação dos elementos em 1816. Ampère também trabalhou na Teoria da Luz, publicando sobre a refração da luz em 1815.

Em

1816, ele era um forte defensor de uma teoria ondulatória da luz, concordando com Fresnel e opondo-se a Biot e Laplace, que defendiam uma teoria corpuscular. Fresnel tornou-se um bom amigo de Ampère e hospedou-se na casa deste a partir de 1822 até sua morte em 1827.

No

início da década de 1820, Ampère tentou formular uma teoria combinada de eletricidade e magnetismo após ouvir sobre os resultados experimentais do físico dinamarquês Hans Christian Orsted.

Ampère

formulou uma lei de força do circuito e tratou o magnetismo postulando pequenos circuitos fechados dentro da substância magnetizada.

Vale

a pena comentar com que rapidez Ampère produziu essa teoria cuja inspiração o atingiu imediatamente após saber dos resultados experimentais de Orsted.

O

trabalho de Orsted foi relatado à Academia em Paris no dia 4 de setembro de 1820 por Arago

e

uma semana depois Arago repetiu o experimento de Orsted em uma reunião da Academia.

Ampère

demonstrou vários efeitos magnéticos e elétricos à Academia ao longo das semanas seguintes e antes do final de setembro havia descoberto forças eletrodinâmicas entre fios lineares. Ele discursou sobre sua lei de adição de forças eletrodinâmicas na Academia em 6 de novembro de 1820 e sobre o princípio da simetria no mês seguinte. Ampère redigiu o trabalho que havia descrito à Academia com notável rapidez e este foi publicado no periódico Análise de Chimie e de Physique.

Nos

anos seguintes Ampère foi auxiliado em seu trabalho por Félix Savary

cuja

ajuda para fazer com que Ampère redigisse seus resultados foi inestimável.

A

partir da memória que ele completou no início de 1823 Savary passou a fazer contribuições muito mais criativas

mas

mais do que sua criatividade foram a disciplina e a capacidade de Savary de se concentrar longamente em problemas específicos que provaram ser especialmente valiosas para Ampère.

Há

espaço para especular que sem a ajuda de Savary Ampère talvez nunca tivesse encontrado tempo para concluir os cálculos detalhados necessários para aplicar sua lei de força aos fenômenos magnéticos.

No

entanto Ampère não foi o único a reagir rapidamente ao relato de Arago sobre o experimento de Orsted. Biotti com seu assistente Savar também conduziu experimentos rapidamente e os relatou à academia em outubro de 1820. Isso levou à lei de Biotti Savar.

Outro

que trabalhou com o magnetismo nessa época foi Poisson que insistia em tratar o magnetismo sem nenhuma referência à eletricidade. Poisson já havia escrito duas memórias importantes sobre eletricidade e publicou duas sobre magnetismo em 1826.

A

publicação mais importante de Ampère sobre eletricidade e magnetismo também foi publicada em 1826.

Intitula

-se Memórias sobre a Teoria Matemática dos Fenômenos Eletrodinâmicos Unicamente Deduzida da Experiência que continha uma derivação matemática da lei de força eletrodinâmica e descrevia quatro experimentos. Maxwell escrevendo sobre esta memória em 1879 disse Dificilmente podemos acreditar que Ampère tenha realmente descoberto a lei de ação por meio dos experimentos que ele descreve. Somos levados a suspeitar do que de fato ele mesmo nos diz que descobriu a lei por algum processo que não nos mostrou e que, quando depois construiu uma demonstração perfeita, removeu todos os vestígios dos andaimes pelos quais a ergueu.

A

teoria de Ampère tornou-se fundamental para os desenvolvimentos da eletricidade e do magnetismo no século XIX. Faraday descobriu a indução eletromagnética em 1821

e,

após inicialmente acreditar que ele mesmo havia descoberto o efeito em 1822, Ampère concordou que o crédito total pela descoberta deveria ir para Faraday.

Weber

também desenvolveu as ideias de Ampère, assim como Thompson e Maxwell.

Em

1826, Ampère começou a lecionar no Collège de France.

Lá,

ele estava em posição de ministrar cursos de sua própria autoria, em vez de na Ecole Polytechnique, onde os tópicos eram pré-estabelecidos. Ampère, portanto, ensinou eletrodinâmica no Collège de France e este curso foi assistido por Liovilli no ano letivo de 1826 a 1827.

Esta

foi a segunda vez que Ampère ensinou Liovilli, já que Liovilli havia feito os cursos de Ampère na Ecole Polytechnique. Liovilli fez uma contribuição importante ao curso de eletrodinâmica de Ampère ao editar um conjunto de anotações feitas a partir das aulas de Ampère.

Dada

a tragédia na vida de Ampère, seria de se esperar que seus filhos lhe trouxessem alguma felicidade. Seu filho certamente alcançou fama como historiador e filólogo, estudando as origens culturais das línguas da Europa Ocidental.

Ele

foi nomeado para uma cátedra de História da Literatura Estrangeira na Sorbonne em 1830.

No

entanto, o relacionamento dele com o pai era difícil. Hoffman escreve,

Ambos

os homens eram temperamentais e sujeitos a longos períodos de melancolia, seguidos por explosivas crises de raiva.

O

lar de Ampère simplesmente não era amplo o suficiente para abrigar ambos por qualquer período prolongado de tempo. Ampère teve momentos ainda mais difíceis com a filha.

Ela

se casou com um dos tenentes de Napoleão em 1827, mas ele era alcoólatra e o casamento logo entrou em crise.

A

filha de Ampère fugiu para a casa do pai em 1830 e alguns dias depois Ampère permitiu que o marido dela também morasse com ele.

Isso

provou ser uma situação difícil, que levou à intervenção policial e a muita infelicidade para Ampère. Após uma vida assombrada pela genialidade ininterrupta e pela melancolia sufocante, o corpo e a mente de André-Marie Ampère finalmente cederam. Afastado da vida familiar desastrosa que o atormentava em Paris, Ampère viajou para o sul da França em uma exaustiva turnê de inspeção universitária.

Foi

lá, na cidade de Marcélia, longe de seus amigos intelectuais e de sua amada matemática, que ele contraiu uma grave infecção respiratória. Ampère faleceu no dia 10 de junho de 1836, aos 61 anos de idade.

Anos

mais tarde, seus restos mortais foram transferidos para o cemitério de Montmartre, em Paris.

Em

sua lápide, foi gravado um epitáfio que ele mesmo havia escolhido.

Duas

palavras em latim que resumem o peso colossal de sua existência.

Tandem

Félix, finalmente feliz.

O

homem descansava, mas suas equações continuaram vivas, pulsando em cada circuito e em cada feixe de luz da nossa civilização moderna.

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