Герман фон Гельмгольц

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц
Hermann von Helmholtz
Дата рождения:	1821
Место рождения:	Потсдам, Германский союз
Дата смерти:	1894
Место смерти:	Шарлоттенбург, Германская империя
Гражданство:	Германская империя
В запросе есть пустое условие.
Научная сфера:	физика, медицина, физиология, психология
Известен как:	автор теории цветоощущения Гельмгольца, принципа наименьшего действия

Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz) (31 августа 1821, Потсдам — 8 сентября 1894, Шарлоттенбург) — немецкий физик, врач, физиолог и психолог.

Биография

Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц родился 31 августа 1821 года в Потсдаме. Его отец Фердинанд Гельмгольц служил учителем гимназии; мать Каролина (урожденная Пенн), происходила из английской семьи, переселившейся в Германию. Герман фон Гельмгольц получил первоначальное образование в Потсдамской гимназии, а затем в 17 лет поступил студентом в королевский медико-хирургический институт в Берлине, который окончил в 1842 году, защитив докторскую диссертацию «De fabrica systematis nervosi evertebratorum».

Обязательной для выпускников королевского медико-хирургического института была восьмилетняя военная служба, которую Гельмгольц проходил с 1843 года в Потсдаме, в качестве военного врача. В 1847 году Гельмгольц пишет свою знаменитую книгу «Über die Erhaltung der Kraft» и по рекомендации Александра Гумбольдта в 1848 году ему разрешено преждевременно оставить военную службу и возвратиться в Берлин, чтобы занять место в Академии художеств в качестве преподавателя анатомии; одновременно Гельмгольц становится ассистентом при анатомическом музее. Но в 1849 году по рекомендации своего учителя, знаменитого физиолога Иоганна Мюллера, он был приглашен на должность профессора физиологии и общей анатомии в Кёнигсберг. Гельмгольц высоко ценил воспитывающее влияние своего профессора-руководителя Иоганна Мюллера и держался его направления. Недаром он говорил о нём: «Кто раз пришел в соприкосновение с человеком первоклассным, у того духовный масштаб изменен навсегда — тот пережил самое интересное, что может дать жизнь…». В 1855 году переезжает в Бонн, где руководит кафедрой анатомии и физиологии, а с 1858 года — кафедрой физиологии в Гейдельберге. В 1870 году становится членом Прусской академии наук.

В Гейдельберге Гельмгольц оставался до 1871 года, когда по приглашению Берлинского университета возглавил вакантную, после смерти известного профессора физики Густава Магнуса, кафедру физики и получает звание профессора. При кафедре университета была небольшая лаборатория (первая в Европе), Гельмгольц был вторым её руководителем. При содействии правительства в 1877 году Гельмгольц построил новую крупную лабораторию ныне носящую название Физического института Берлинского университета, которой управлял до 1888 года. Позже германский Рейхстаг основал в Шарлоттенбурге новое большое учреждение — физико-техническое имперское ведомство (Physicalish-Technische Reichsanstalt) и Гельмгольц был назначен его президентом. Руководство физическим институтом в Берлине, было передано профессору Августу Кундту, сам Гельмгольц продолжал читать лекции теоретического характера.

Деятельность Гельмгольца как профессора, разделяется на деятельность профессора физиологии до 1871 года и профессора физики с 1871 до 1894 года. Большое количество учеников Гельмгольца — специалисты в различных отраслях естествознания. Среди них такие известные российские учёные как: Н. Н. Гезехаус, А. П. Соколов, Р. А. Колли, П. Ф. Зилов, Н. Н. Шиллер; из биологов и врачей — профессор Э.Адамюк, Н.Бакста, Л.Гиршман, И.Догель, В.Дыбковский, Э.Мандельштамм, И.Сеченов, А.Ходин, Ф.Шереметьевский. Э.Юнге, из которых многие приобрели себе громное имя в науке и основали школы в русских университетах.

В 1888 году император Германии Фридрих III возвел Гельмгольца в дворянское достоинство, а в 1891 году уже император Вильгельм II пожаловал его чином действительного тайного советника, титулом Excellenz и орденом Чёрного Орла. В том же 1891 году Гельмгольц удостоился высшей награды Франции — звезды ордена «Почетного легиона». Город Берлин избрал его своим почётным гражданином.

После смерти первой жены, Гельмгольц женился второй раз. Его сын Роберт — молодой ученый физик, получивший премию за работу «О лучеиспускании пламени» умер в 1889 году.

Научный вклад

В первых научных работах по изучению процессов брожения и теплообразования в живых организмах Гельмгольц приходит к формулировке закона сохранения энергии. В его книге «О сохранении силы» (1847) он формулирует закон сохранения энергии строже и детальнее, чем Роберт Майер в 1842 году, и тем самым вносит существенный вклад в признание этого оспариваемого тогда закона.

Принцип сохранения живой силы в формулировке Гельмгольца гласит: «Если любое число подвижных материальных точек движется только под влиянием таких сил, которые зависят от взаимодействия точек друг на друга или которые направлены к неподвижным центрам, то сумма живых сил всех взятых вместе точек останется одна и та же во все моменты времени, в которые все точки получают те же самые относительные положения друг по отношению к другу и по отношению к существующим неподвижным центрам, каковы бы ни были их траектории и скорости в промежутках между соответствующими моментами»

Позже Гельмгольц формулирует законы сохранения энергии в химических процессах и вводит в 1881 году понятие свободной энергии — энергии, которую необходимо сообщить телу для приведения его в термодинамическое равновесие с окружающей средой.

$F=U-TS$, где $U$ есть внутренняя энергия, $S$ — энтропия, $T$ — температура.

Гельмгольц показал всеобщность этого закона, в частности то, что происходящие в живых организмах процессы также подчиняются закону сохранения энергии; это было наиболее сильным аргументом против концепции особой "живой силы", якобы управляющей организмами.

С 1842 по 1852 годы Гельмгольц занимается изучением роста нервных волокон. Параллельно он активно изучает физиологию зрения и слуха. Также Гельмгольц создает концепцию "бессознательных умозаключений", согласно которой актуальное восприятие определяется уже имеющимися у индивида "привычными способами", за счёт чего, по его мнению, сохраняется постоянство видимого мира, при этом существенную роль играют мышечные ощущения и движения. Гельмгольц разрабатывает математическую теорию для объяснения оттенков звука с помощью обертонов.

Гельмгольц способствует продвижению теории трёхцветового зрения Томаса Юнга, изобретает в 1850 году офтальмоскоп для изучения глазного дна, в 1851 году — офтальмометр для определения радиуса кривизны глазной роговицы.

Гельмгольц закладывает основы гидродинамики формулируя законы поведения вихрей для невязких жидкостей. Математическими исследованиями таких явлений как атмосферные вихри, грозы и глетчеры Гельмгольц закладывает основы научной метеорологии.

Ряд технических изобретений Гельмгольца носит его имя. Катушка Гельмгольца состоит из двух соосных соленоидов, удалённых на расстояние их радиуса и служит для создания открытого однородного магнитного поля. Резонатор Гельмгольца представляет собой полый шар с узким отверстием и служит для анализа акустических сигналов, а также при настройке низкочастотных звуковых колонок для работы в области низких частот или наоборот используется для подавления нежелательных частот в помещениях.

Часть работ Гельмгольц посвятил обоснованию всеобщности принципа наименьшего действия. Он впервые доказал применимость принципа наименьшего действия к тепловым, электромагнитным и оптическим явлениям, вскрыл связь этого принципа со вторым началом термодинамики.

Философия

Будучи последователем кантианской философии, на основе принципа специфических энергий И. Мюллера и теории локальных знаков Р. Г. Лотце Гельмгольц разрабатывал собственную теорию восприятия — "теорию иероглифов". В соответствии с этой теорией, субъективные образы не имеют сходства с объективными свойствами воспринимаемых предметов, но представляют собой лишь их знаки. Для него восприятие представлялось двухступенчатым процессом. В основе которого лежит ощущение, качество и интенсивность которого обусловлены врожденными (априорными) механизмами, специфическими для данного органа восприятия. На основе этих ощущений уже в реальном опыте образуются ассоциации. Таким образом актуальное восприятие определяется уже имеющимися у индивида "привычными способами", за счет которых сохраняется постоянство видимого мира. Он описал на основе этой концепции механизмы восприятия пространства, в которых на первый план выдвигалась роль мышечных движений.

Сочинения и их переводы

• Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik. Braunschweig, 1863; Учение о слуховых ощущениях как физиологическая основа для теории музыки. СПб., 1875 (перевод М. О. Петухова).
• Счёт и измерение // Известия Казанского физ.-мат. Об-ва. № 2 (1892). — доп. К № 3-4.
• О происхождении и значении геометрических аксиом. СПб., 1895.
• О сохранении силы. М.-Л.: ГТТИ, 1934.
• О фактах, лежащих в основании геометрии. // Об основаниях геометрии. М.: ГТТИ, 1956, с. 366—382.
• Основы вихревой теории. М.: ИКИ, 2002.

См. Также

• Катушка Гельмгольца — два соосных соленоида, разнесённых на расстояние их радиуса, служат для создания открытого однородного магнитного поля.
• Резонатор Гельмгольца — акустический прибор, сосуд сферической формы с открытой горловиной. Изобретен Гельмгольцем около 1850 г. для анализа акустических сигналов.
• Теория цветоощущения Юнга - Гельмгольца

Литература

• Гельмгольц // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб.: 1890—1907.^{о книге}
• Гельмгольц (helmholtz) Герман Фон
• Г. Г. Де-Метц «Hermann von Helmholtz (1821−1891)» // Вестник опытной физики и элементарной математики. — 1891. — № 128. — С. 157—165.
• Г. Г. Де-Метц «Hermann von Helmholtz (1821−1891) (окончание)» // Вестник опытной физики и элементарной математики. — 1891. — № 129. — С. 184—194.
• Лазарев П. П. Гельмгольц. М., 1959.- 103 с.
• David Cahan (Ed.): Hermann von Helmholtz and the Foundations of Nineteenth-Century Science. Univ. California, Berkeley 1994, ISBN 978-0-520-08334-9.
• Gregor Schiemann: Hermann von Helmholtz's Mechanism: The Loss of Certainty. A Study on the Transition from Classical to Modern Philosophy of Nature. Dordrecht: Springer 2009, ISBN 978-1-4020-5629-1.