Раздобыв все. необходимое, Ампер прежде всего воспроизвел самостоятельно опыты Эрстеда. Неустанно наблюдал он отклонение магнитной стрелки, стремился глубже осознать это явление и поставить его в связь с другими. Неделя напряженной работы… и Ампер делает открытие не меньшего, если не большего значения, чем открытие Эрстеда. Он открывает взаимодействие токов. Но это замечательное открытие пришло не сразу. Ампер лишь постепенно, в результате упорного труда, приблизился к нему. Изучая явления Эрстеда, он твердо установил, что только электричество в движении влияет на магнитную стрелку; покоящееся же электричество не оказывает не нее никакого действия. Ампер всегда стремился к точной и ясной классификации изучаемых объектов. И он с самого начала предлагает различать действия, производимые электрической силой на электрическое напряжение и электрический ток. Самый термин «электрический ток», столь привычный в наше время, принадлежит Амперу. Он мыслил: в заряженном шаре, помещенном на изолирующей подставке, электрическая «жидкость» распределена равномерно и покоится, как вода в графине. В проводнике, соединяющем концы Вольтова столба, электрическая «жидкость» или, точнее говоря, электрические «жидкости» — положительная и отрицательная — перемещаются с неведомой скоростью в противоположных направлениях. И как движение камня порождает новые явления, которых нет, пока он находится в покое, так и электричество в движении производит новые действия, которых оно не имеет, находясь в статическом состоянии. Таково прежде всего явление, открытое Эрстедом.
Но Ампер хочет продвинуться дальше. Он ставит перед собой вопрос: «Ведь два наэлектризованных тела взаимно притягиваются или отталкиваются в зависимости от знака заряда. А не должно ли подобное действие существовать между проводниками, по которым течет ток?» Ближайший опыт подтверждает это: Ампер располагает параллельно прямолинейные участки двух проволок, соединяющих концы двух Вольтовых столбов. Закрепляет одну из «проволок. Другую делает подвижной. Для этого он загибает ее конец в виде рыболовного крючка. В дно чашечки с ртутью, поднятой на некоторую высоту, вставляет агат и на него ставит загнутое острие проводника, — этим достигается большая подвижность. Затем он пропускает через эти проволоки ток. И, потрясенный, наблюдает, что «при одновременном пропускании тока через каждую из проволок они притягивались друг к другу, когда оба тока были одинаково направлены, и отталкивались друг от друга, когда направление токов было взаимно противоположным». Великое открытие было сделано.
— Со свойственным ему стремлением к классификации Ампер предлагает ввести новые наименования: область действий, производимых электричеством в покое, называть электростатикой, а те явления, которые производятся электричеством в движении, объединить общим названием — электродинамика. Эти введенные им термины удержались в науке и до сих пор.
Внимательный взор Ампера привлечен и другим вопросом: электричество и в покое и в движении вызывает притяжения и отталкивания. В чем их сходство и в чем различие? Он быстро находит ответ на этот вопрос. Прежде всего разноименные покоящиеся электричества притягиваются, а одноименные отталкиваются. В случае же электрического тока, как раз наоборот — притягиваются токи, имеющие одинаковое, а отталкиваются — имеющие противоположное направление. Тут заключена одна трудность: ведь движется и положительная и отрицательная электрические «жидкости»; движение какой из них принять за направление тока? Поскольку эти «жидкости» считались одинаковыми во всем, за исключением знака, то безразлично, какую из них выбрать. Ампер выбрал за направление тока направление движения положительной электрической «жидкости». С того времени наши представления об электричестве коренным образом изменились, но это условное определение направления тока сохранилось и до сих пор.
Ампер, радостный, спешит к Араго и Лапласу. Он рассказывает последнему о своих опытах, и величайший ученый того времени, гениальный физик и математик ободряет Ампера на дальнейшие изыскания. Он дает Амперу идею еще одного опыта. Лаплас — автор «Небесной механики». Он всю жизнь изучал законы действия сил тяготения тел земных и небесных. Эта сила не знает преград, проявляется всюду и воплощена в законе Ньютона. «Нет ли более близкой аналогии между открытой вами силой действия одного проводника с током на другой и действием одного тяготеющего тела на другое? Прежде всего исследуйте действие одного неподвижного проводника на ряд подвижных проволок с током или рядом магнитов. Ибо солнце невидимыми нитями привязывает к себе планеты с данной силой независимо от их числа!»— восклицает Лаплас. В тот же вечер Ампер устанавливает, что одним неподвижным проводником можно притягивать и отталкивать сколько угодно других проводников и изменять направление любого количества магнитных стрелок.
Ампер с любопытством ребенка много раз повторяет опыт. «Какие прекрасные результаты! Какие перспективы открываются перед ним! Он будет строить новую область науки. Но разве только науки? Разве немыслимо практическое применение явлений, открытых Эрстедом и им?» Напряженно думает Ампер. Прежде всего набегает мысль: укрепить буквы на магнитных стрелках и устроить своего рода телеграф. Это даст возможность быстро передавать важные извещения на значительные расстояния.
Еще в 1809 году мюнхенским врачом Земмерингом была сделана попытка, оказавшаяся мертворожденной, поставить громадную скорость передачи. «электрического конфликта» на службу все возрастающему темпу деловой и общественной жизни. Земмеринг первый попытался заменить неудобный и медленно действующий оптический телеграф с семафорными башнями телеграфом электрическим. В своем электро-химическом телеграфе Земмеринг предполагал передавать сигналы, соответствующие определенным буквам и знакам, пользуясь свойством тока разлагать воду на составляющие ее газы. Но в этом сложном и громоздком аппарате преимущества огромной скорости распространения электрического тока, так же как и скорость передачи отдельного оптического сигнала с одной семафорной башни на другую, сводились на нет медленной процедурой посылки и приема.
В момент возникновения идеи электромагнитного телеграфа Ампер ничего еще не знал о проекте Земмеринга. Он шел своим путем, стремясь ответить на назревшую в его время потребность в надежных и быстрых средствах связи и сообщения.
Замечательную мысль об электромагнитном телеграфе Ампер немедленно сообщил Академии: «Можно было бы, — говорит Ампер, — при помощи нескольких проводников, идущих на большое расстояние, присоединяя к ним поочередно Вольтов столб, передавать различные сообщения. На другом конце проводов должны находиться магнитные стрелки, число коих соответствует количеству букв. Это будет нечто вроде телеграфа. Путем колебания соответствующей стрелки он был бы способен передавать самые подробные известия через любое препятствие лицу, на обязанности которого лежало бы наблюдать за буквами, помещенным на стрелках».
Так была впервые возвещена идея электромагнитного телеграфа. Она была практически осуществлена значительно позже. В 1832 году русский дипломат и изобретатель П. Л. Шиллинг построил первый электрический телеграф. Этот телеграф передавал депеши путем комбинации движений нескольких магнитных стрелок, отклоняющихся под действием импульсов тока, посылаемого со станции отправления. Шиллинг, из патриотических соображений отказавшийся от выгодных предложений английского правительства, тщетно пытался реализовать свое изобретение в экономически отсталой России того времени. Между тем его аппарат, сделавшийся известным в Европе, послужил прообразом всех конструкций так называемых стрельчатых телеграфных аппаратов, в том числе широко применявшегося аппарата английских изобретателей Кука и Уитсона.
Восемнадцатого сентября 1820 года Ампер делает первое сообщение в Академии, а 25-го вторично поднимается на кафедру, чтобы сообщить о своем замечательном открытии. В протоколах Французской академии наук находим под этим числом запись: