Гельмгольц, Герман Людвиг Фердинанд

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц
Hermann von Helmholtz
Дата рождения:	31 августа 1821(1821-08-31)
Место рождения:	Потсдам, Германский союз
Дата смерти:	8 сентября 1894(1894-09-08) (73 года)
Место смерти:	Шарлоттенбург, Германская империя
Страна:	Германская империя
Научная сфера:	физика, медицина, физиология, психология
Известен как:	Гельмгольца теория цветоощущения, принцип наименьшего действия

Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (нем. Hermann von Helmholtz; 31 августа 1821, Потсдам — 8 сентября 1894, Шарлоттенбург) — немецкий физик, врач, физиолог и психолог. В Москве именем Гельмгольца назван НИИ Глазных болезней на Садово-Черногрязской улице.

Биография

Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц родился 31 августа 1821 года в Потсдаме, близ Берлина, где его отец Фердинанд Гельмгольц служил учителем гимназии; мать его 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, который окончил в 1842 году, защитив докторскую диссертацию «De fabrica systematis nervosi evertebratorum».^[1]

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, 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. После Магнуса Гельмгольц получил в наследие маленькую и неудобную лабораторию; она была первой в Европе по времени основания, а он вторым по времени её руководителем. Тесно и неуютно было ему в маленькой лаборатории, и вот при содействии правительства он выстроил в 1877 году дворец науки, именуемый ныне Физическим институтом Берлинского университета, которым и управлял до 1888 года, когда германский Рейхстаг основал в Шарлоттенбурге большое учреждение — физико-техническое имперское ведомство (Physicalish-Technische Reichsanstalt) и назначил Гельмгольца его президентом. С тех пор он покинул физический институт в Берлине, передав руководство профессору Августу Кундту, а сам читал лекции лишь теоретического характера.^[2]

Таким образом, деятельность Гельмгольца как профессора, распадается на деятельность профессора физиолога до 1871 года и профессора физики с 1871 до 1894 года. Однако, нужно заметить, что к физике он обращался постоянно, даже в пору до 1871 года. Сообразно разностороннему характеру своей педагогической деятельности, он подарил Европе учеников — специалистов по различным отраслям естествознания. Не перечисляя его учеников заграницей, отметим лишь российских: Н. Н. Гезехаус, А. П. Соколов, Р. А. Колли^[3], 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 его 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 удостоился высшей награды Франции — звезды ордена «Почетного легиона». Город Берлин избрал его своим почётным гражданином.^[4]

После того как первая ещё жена умерла, женился второй раз. Сын Роберт — молодой ученый физик, успевший получить премию за свою работу «О лучеиспускании пламени» умер в 1889 году.^[4]

Научный вклад

В своих первых научных работах при изучении 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. 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).

С 1842 по 1852 занимается изучением роста нервных волокон. Параллельно Гельмгольц 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 сохраняется постоянство видимого мира, при этом существенную роль играют мышечные ощущения и движения. Он разрабатывает математическую теорию для объяснения оттенков звука с помощью обертонов.

Гельмгольц способствует признанию теории трёхцветового зрения Томаса Юнга, изобретает в 1850 году офтальмоскоп для изучения глазного дна, в 1851 году — офтальмометр для определения радиуса кривизны глазной роговицы. Сотрудниками и учениками Гельмгольца были В. Вундт, И. М. Сеченов и Д. А. Лачинов.

Установлением законов поведения вихрей для невязких жидкостей Гельмгольц закладывает основы гидродинамики. 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 строительстве низкочастотных звуковых колонок для усиления низких частот или наоборот используется для подавления нежелательных частот в помещениях.

Много работ посвятил Гельмгольц обоснованию всеобщности принципа наименьшего действия.

Философия

Будучи последователем кантианской философии, на основе принципа специфических энергий И.Мюллера и теории локальных знаков Р.Г.Лотце 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 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. Описал на основе этой концепции механизмы восприятия пространства, в котором 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

• Резонатор Гельмгольца — акустический прибор, сосуд сферической формы с открытой горловиной. Изобретен Гельмгольцем около 1850 г. для анализа акустических сигналов.
• Кольца Гельмгольца (катушки Гельмгольца)
• Теория цветоощущения Гельмгольца
• Свободная энергия Гельмгольца — $\,\! \mathcal F = U - TS$, где $U$ — внутренняя энергия, $T$ — абсолютная температура, $S$ — энтропия.
• Уравнение Гельмгольца
• Музыкальная психология

Примечания

1. ↑ Вестник №128, 1891, с. 159
2. ↑ Вестник №128, 1891, с. 160
3. ↑ Роберт Андреевич Колли, воспитанник московского университета, занимал кафедру физики Казанского университета с 1876 года; написал экспериментальное исследование «О поляризации в электролитах» (1878). В 1886 году перешёл в Москву в Петровскую земледельческую академию. Дальнейшие работы Колли касались исследования электрических колебаний. В Казани Колли впервые поставил практические работы студентов, по образцу постановки этих работ в германских университетах — История развития физики в России.
4. ↑ ^{1 2} Вестник №128, 1891, с. 161

Литература

• Гельмгольц // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• 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.

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 13 мая 2011.