Дарование Германа Гельмгольца (1821-1894) в естественных науках проявилось ещё в гимназии. Обладая с самого детства умом научного склада, пытливо ищущим взаимосвязи в окружающих явлениях, он не проявлял, между тем, никакого рвения в учебе. Уже в гимназии совершая открытия в области оптики, он с большим трудом учил наизусть стихотворные отрывки и плохо запоминал кажущуюся ему ненужной информацию. При этом точные предметы давались ему легко, а выводы, построенные на чистой логике, не подлежали сомнениям.

Как это часто бывает с великими мира сего, в детстве Герман обладал настолько слабым здоровьем, что родители постоянно опасались худшего. Отец его был разносторонне развитым прекрасно образованным человеком. Изучив в Берлинском университете философию и теологию, после участия в военных походах, он вернулся в свою альма-матер, дабы получить еще одно, высшее филологическое образование. В результате он стал старшим учителем в гимназии Потсдама и преподавал не только гуманитарные дисциплины, но одно время даже математику с физикой. Именно в этой гимназии учился позже его старший сын, бывший наполовину французом по материнской линии.

После гимназии Герман собрался было продолжить образование в соответствии со своим увлечением естественными науками, однако отец не мог обеспечить его должного уровня средствами для обучения в соответствующем высшем заведении. Тогда он решил учиться медицине, понимая, что в этой дисциплине он сможет объединить все свои увлечения - физику и математику с физиологией. Один из высокопоставленных родственников помог ему поступить в медико-хирургический институт за государственный счет. Так Герман Гельмгольц стал военным врачом. Удивительно, но в институте у него проявилось рвение и к гуманитарным наукам, он изучил латынь и родной язык своей матери, французский, в каникулы увлекался чтением философов и поэтов. Вероятно, этим многосторонним увлечениям в определенной степени способствовало блестящее окружение студента, будущие великие ученые: с ним учились Вирхов, основоположник клеточной теории, Дюбуа-Реймон, немецкий физиолог и философ, Карл Людвиг, физиолог, открывший процессы иннервации, Теодор Шванн, которому принадлежит авторство клеточной теории. Все они учились у выдающегося биолога того времени, естествоиспытателя Иоганна Мюллера. Гельмгольц выделялся среди даровитых сокурсников блестящим знанием математики, которая помогала ему точно задать правильное направление в решении задач.

С успехом работая в лаборатории своего знаменитого учителя, Гельмгольцу пришлось на год прерваться для практической работы хирургом. Работая по тринадцать часов в день, он написал и защитил диссертацию о строении нервной системы у беспозвоночных. В этой диссертации был открыт нейрон - нервная клетка со всеми её составляющими. Научным руководителем и вдохновителем темы исследования был, конечно, Иоганн Мюллер.

Финансовое состояние Гельмгольца в годы учебы было более, чем скромным, и не позволяло приобрести даже элементарных предметов для научной деятельности. Например, свой первый самый скромный микроскоп студент Гельмгольц приобрел благодаря болезни, в течение которой он был помещен в бесплатную больницу, сэкономив таким образом на расходах.

После окончания института Гельмгольц обязан был вернуть свой долг государству за бесплатное обучение и отработать в течение семи лет военным врачом. В спартанских условиях армии ему удалось устроить небольшую лабораторию, в которой он проводил исследования по расходу веществ при работе мышц. В возрасте 24 лет Гельмгольц обнародовал доклад, который сделал его знаменитым ученым. Доклад назывался «О сохранении силы» и математически объяснял суть закона сохранения энергии, описанного еще Ломоносовым. В докладе, не нашедшем было отклика в научном журнале, и затем напечатанном отдельной книгой, были приведены к единому знаменателю биологические, физические и физиологические принципы и показана универсальность этого закона.

Продолжая работать военным врачом, Гельмгольц, переведенный в 1847 году в королевский полк, познакомился со своей будущей женой и через год, в 27 лет, женился. В 1849 году Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц был назначен профессором кафедры физиологии в Кёнигсбергский университет. Последовавший вслед за тем период жизни оказался для профессора наиболее плодотворным. Работая в университете, он создал перевернувшие науку измерительные приборы, среди которых офтальмоскоп, которым пользуются врачи всего мира до сих пор. Офтальмоскоп являлся зеркалом глазного дна, который стали применять в наше время для изучения нервных болезней. Гельмгольц сконструировал также прибор, который получил его имя - маятник Гельмгольца, позволяющий подавать с определенной временной периодичностью раздражающие ткань импульсы.

В тот же период Гельмгольц развил физиологическую теорию слуха, суть которой заключалась в том, что у животных и человека различие звукового восприятия зависит от колебаний определенных мембран во внутреннем ухе. Отсюда родилась его теория о слуховой функции кортиева органа - рецепторной части слухового анализатора, расположенной внутри ушных перепонок.

Значительная часть исследований Гельмгольца касается нервной деятельности человека. Так, вопреки своему учителю, Мюллеру, сомневавшемуся в выполнимости задачи, Гельмгольц смог измерить скорость прохождения импульса возбуждения по нервным волокнам. Коротко говоря, ему удалось найти способ, согласно которому можно было измерить, как быстро ожог кожи дойдет до нервного центра, чтобы человек почувствовал боль. Согласно его опыту эта скорость оказалась равна 27 метрам в секунду. Тем самым ученый опроверг своих коллег-предшественников, называвших цифры, равные скорости света.

Работы в области физики и физиологии сделали Гельмгольца известным за пределами Германии, в связи с чем к нему стали проявлять интерес зарубежные научные центры. Чтобы удержать ученого на родине, Германа Гельмгольца утвердили в чине профессора, благодаря чему одновременно разрешились его проблемы с материальным достатком.

На протяжении семи лет - с 1859 по 1866 - Гельмгольц полностью посвятил себя изучению природы сенсорных процессов цветового зрения. Когда в 1867 году он выступил с докладом на конгрессе офтальмологов, его коллеги выразили свое восхищение представленными исследованиями, благодаря которым, по их словам, с появлением Гельмгольца «в офтальмологии…воссиял свет». Теорию цветоощущения он разрабатывал почти одновременно с Томасом Юнгом, выдающимся английским ученым, создателем волновой оптики. Будучи забытой, теория Юнга была возрождена и дополнена Гельмгольцем, и получила название теории Юнга-Гельмгольца. Немецкий физиолог продолжил свои исследования связи нервного восприятия с производимым им впечатлением.

В области цветного зрения Гельмгольц указал на существование в сетчатке глаза трех элементов, способных воспринимать соответственно три основных цвета - красный, зеленый и синий. Из них образуются все основные дополнительные цвета, при дальнейшем сочетании которых происходит образование следующего спектра цветов. Эта теория остается актуальной в наше время и активно применяется в соответствующих областях человеческой деятельности.

На 36-м году жизни в карьере Германа Гельмгольца произошло важное событие. Его пригласили работать на кафедре физиологии старейшего и самого престижного в Германии университета Гейдельберга. В его лаборатории, занимающей небольшое двухэтажное здание, учился под началом знаменитого ученого Иван Михайлович Сеченов. Работа с крупнейшим немецким физиологом так потрясла его, что он считал профессора «не от мира сего», подчеркивая схожесть его спокойного мудрого взгляда с глазами Сикстинской мадонны. Сеченов, которому еще только предстояло стать основателем русской физиологической школы, указывал, что для Германии Гельмгольц является национальным достоянием.

В 1859 году, через два года после переезда в Гейдельберг, с разницей в полгода умерли его самые близкие люди - отец и жена. С отцом его связывали не только родственные отношения, но и теплая дружба и общие профессиональные интересы. Жена была его верным соратником, помогала в работе, переписывала исследования, была верным слушателем. Его маленькие дети наполовину осиротели. От усталости и нервных потрясений здоровье профессора Гельмгольца пошатнулось, с ним все чаще стали случаться прежние обмороки. Через год он женился второй раз. Еще через два года ему предложили должность проректора Гейдельбергского университета.

Исследования Гельмгольца в тот период уже выходили далеко за рамки физиологии, он стал больше работ посвящать вопросам физики. С 1871 года начался новый период в жизни ученого, тесно связанный с изучением физики. Ему поступило предложение возглавить кафедру экспериментальной физики в Кембридже, что было крайне лестным предложением, учитывая имена великих физиков, которые работали там до него: Максвелла, чьи работы повлияли на Эйнштейна, и Резерфорда, лауреата Нобелевской премии по химии, «отца» ядерной физики.

В 1877 году Гельмгольц занял пост ректора Берлинского университета. Его исследования в области физики продолжились, но уже в теоретическом направлении. Он обращался также к термодинамике и химии, где заложил основы многих основополагающих для современной науки теорий.

Смерть Германа Гельмгольца наступила в результате несчастного случая - травмы головы, впоследствии давшей кровоизлияние в мозг. Через год после неудачного падения, в 1894 году ученый скончался.

Великий ученый, оказавший огромное влияние на развитие наук по всему миру, особенно в России, Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц воспитал целую плеяду учеников, ставших впоследствии выдающимися учеными. Среди них известные русские ученые-физиологи и физики.

В 1888 профессор Гельмгольц был возведен императором Германии Фридрихом III в дворянское звание, а через три года Франция удостоила его высшей награды - звезды ордена «Почетного легиона». Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц избран почетным гражданином Берлина.

Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд
Родился: 31 августа 1821 года.
Умер: 8 сентября 1894 года.

Биография

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

Гельмгольц родился 31 августа 1821 года в Потсдаме, близ Берлина, где его отец Фердинанд Гельмгольц служил учителем гимназии; мать его Каролина, урождённая 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».

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.

В 1849 году по рекомендации своего учителя, знаменитого физиолога Иоганна Мюллера, он был приглашён 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 пришёл в соприкосновение с человеком первоклассным, у того духовный масштаб изменён 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. В маленькой лаборатории ему было тесно и неуютно, и тогда при содействии правительства он выстроил в 1877 году дворец науки, именуемый ныне Физическим институтом Берлинского университета, которым 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.

Таким образом, деятельность Гельмгольца как профессора разделяется на деятельность профессора физиолога до 1871 года и профессора физики с 1871 до 1894 года. Однако, к физике он обращался постоянно, даже до 1871 года. Благодаря разностороннему характеру своей педагогической деятельности он подарил Европе учеников - специалистов по различным отраслям естествознания. В частности, российские: Н. Н. Гезехаус, А. П. Соколов, Р. А. Колли, П. Ф. Зилов, Н. Н. Шиллер; из биологов и врачей - профессор Э. Адамюк, Николай Бакст, Л. Гиршман, И. Догель, В. Дыбковский, Эммануил-Макс Мандельштам, 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 возвёл 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 «Почётного легиона». Город Берлин избрал его своим почётным гражданином.

После того как первая жена умерла, Гельмгольц женился второй раз. Сын Роберт - молодой учёный физик, успевший получить премию за свою работу «О лучеиспускании пламени», умер 8 сентября в 1894 году

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 создании акустических систем для усиления низких частот или наоборот - 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 врождёнными (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 счёт которых сохраняется постоянство видимого мира. Описал на основе этой концепции механизмы восприятия пространства, в котором на первый план выдвигалась роль мышечных движений.

Акустика

Гельмгольц внёс значительный вклад в развитие физиологической и музыкальной акустики. Он разработал теорию акустического резонанса, решил задачу об органной трубе, построил модель уха, исследовав воздействие на него звуковых волн. В труде «Учение о слуховых ощущениях как физиологическая основа для теории музыки» (1863; рус. перевод 1875 г.) исследовал натуральный звукоряд, создал резонансую теорию слуха. Гельмгольц впервые выдвинул теорию комбинационных тонов, объяснив их нелинейностью механической системы слухового аппарата, а именно барабанной перепонки. Для исследования звука (в том числе синтезирования «унтертонов») изобрёл прибор, известный как резонатор Гельмгольца. Явление диссонанса Гельмгольц объяснял наличием биений между обертонами в созвучиях. Труд Гельмгольца оказал существенное влияние на немецкую музыкальную теорию конца XIX - первой половины XX веков (А. фон Эттинген, Г.Риман, П.Хиндемит и др.).

Память

В 1935 году Международный астрономический союз присвоил имя Гельмгольца кратеру на видимой стороне Луны.
Имя Гельмгольца присвоено Московскому НИИ глазных болезней.
Медаль Гельмгольца вручается с 1892 года.
А.А Фридман предложил присвоить имя Гельмгольца дифференциальному оператору "Гельмгольциан".

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). ISBN 978-5-397-01665-0; 2011 г.
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.

Герман Гельмгольц (Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц) (1821-1894) - немецкий ученый, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1868). Автор фундаментальных трудов по физике, биофизике, физиологии, психологии. Впервые (в 1847) математически обосновал закон сохранения энергии, показав его всеобщий характер. Разработал термодинамическую теорию химических процессов, ввел понятия свободной и связанной энергий.

Кто раз пришел в соприкосновение с человеком первоклассным, у того духовный масштаб изменен навсегда - тот пережил самое интересное, что может дать жизнь.

Герман Гельмгольц заложил основы теорий вихревого движения жидкости и аномальной дисперсии. Автор основополагающих трудов по физиологии слуха и зрения. Обнаружил и измерил теплообразование в мышцах, изучил процесс сокращения мышц, измерил скорость распространения нервного импульса. Сторонник физиологического идеализма.

Герман Гельмгольц - один из величайших ученых XIX века. Физика, физиология, анатомия, психология, математика... В каждой из этих наук он сделал блестящие открытия, которые принесли ему мировую славу.

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц родился 31 августа 1821 году в семье Потсдамского учителя гимназии. По желанию отца, в 1838 году Герман поступил в военно-медицинский институт Фридриха-Вильгельма для изучения медицины. Под влиянием знаменитого физиолога Иоганна Мюллера, Гельмгольц посвятил себя изучению физиологии и по прослушании курса института защитил в 1842 году докторскую диссертацию, посвященную строению нервной системы. В этой работе двадцатидвухлетний врач впервые доказал существование целостных структурных элементов нервной ткани, получивших позднее название нейронов.

В том же году Герман назначается ординатором в больницу в Берлине. С 1843 года начался служебный путь Гельмгольца в качестве потсдамского военного врача. Жил он в казарме и вставал в пять часов утра по сигналу кавалерийской трубы. Но эскадронный хирург гусарского полка находил время и для занятий наукой. В 1845 году он прощается с военной службой и едет в Берлин для подготовки к государственным экзаменам на звание врача. Гельмгольц усердно занимается в домашней физической лаборатории Густава Магнуса.

Счастливые проблески мысли, нередко вторгаются в голову так тихо, что не сразу заметишь их значение… Мысль охватывает внезапно. Она никогда не рождается в усталом мозгу и за письменным столом. Часто она проявляется рано утром при пробуждении, особенно охотно приходит она в часы неторопливого подъема по лесистым горам в солнечный день.

Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд

Александр Григорьевич Столетов, чутко уловивший перелом в научном развитии Германии в сороковых годах, писал: «Домашняя лаборатория Магнуса - первый пример физической лаборатории - становится рассадником физиков экспериментаторов». Впоследствии воспитанник этой лаборатории Герман Гельмгольц становится преемником Магнуса и переносит лабораторию в здание Берлинского университета, где она превращается в мировой научный центр.

Другим учителем Гельмгольца в Берлине был Иоганн Мюллер. Много позднее 2 ноября 1871, на чествовании Гельмгольца по случаю его семидесятилетия он произнес речь, в которой охарактеризовал свой научный путь. Он указал, что под влиянием Иоганна Мюллера заинтересовался вопросом о загадочном существе жизненной силы. Размышляя над этой проблемой, Гельмгольц в последний год студенчества пришел к выводу, что теория жизненной силы «приписывает всякому живому телу свойства так называемого perpetuum mobile». Гельмгольц был знаком с проблемой вечного двигателя со школьных лет, а в студенческие годы «в свободные минуты... разыскивал и просматривал сочинения Даниила Бернулли, Жан Лерон Даламбера и других математиков прошлого столетия». «Таким образом, я, - говорил Гельмгольц, - натолкнулся на вопрос: «Какое отношение должно существовать между различными силами природы, если принять, что perpetuum mobile вообще невозможен?» - и далее: «Выполняются ли в действительности все эти отношения?»

В журнале Мюллера Герман Гельмгольц опубликовал в 1845 году работу «О расходовании вещества при действии мышц». В том же 1845 году молодые ученые, группировавшиеся вокруг Магнуса и Мюллера, образовали Берлинское физическое общество. В него вошел и Гельмгольц. С 1845 года общество, превратившееся в дальнейшем в Немецкое физическое общество, стало издавать первый реферативный журнал «Успехи физики».

Научное развитие Германа Гельмгольца происходило, таким образом, в благоприятной обстановке возросшего интереса к естествознанию в Берлине. Уже в первом томе «Успехов физики, 1845», вышедшем в Берлине в 1847 году, был напечатан обзор, выполненный Гельмгольцем по теории физиологических тепловых явлений. 23 июля 1847 году он сделал на заседании Берлинского физического общества доклад «О сохранении силы». В том же году он был опубликован отдельной брошюрой.

Авторитеты в то время «были склонны отвергать справедливость закона; среди той ревностной борьбы, какую они вели с натурфилософией Гегеля, и моя работа была сочтена за фантастическое умствование...». Однако Гельмгольц не был одинок, его поддержала научная молодежь, и, прежде всего, будущий знаменитый физиолог Дюбуа-Реймон и молодое Берлинское физическое общество.

Что же касается отношения его к работам предшественников Майера и Джоуля, то Гельмгольц неоднократно признавал приоритет Майера и Джоуля, подчеркивая, однако, что с работой Майера он не был знаком, а работы Джоуля знал недостаточно.

В отличие от своих предшественников он связывает закон с принципом невозможности вечного двигателя. Материю Г. Гельмгольц рассматривает как пассивную и неподвижную. Для того чтобы описать изменения, происходящие в мире, ее надо наделить силами как притягательными, так и отталкивательными. «Явления природы, - говорит Гельмгольц, - должны быть сведены к движениям материи с неизменными движущими силами, которые зависят только от пространственных взаимоотношений».

Таким образом, мир, по Гельмгольцу, - это совокупность материальных точек, взаимодействующих друг с другом с центральными силами. Силы эти консервативны, и Гельмгольц во главу своего исследования ставит принцип сохранения живой силы. Принцип Майера «из ничего ничего не бывает» Герман Гельмгольц заменяет более конкретным положением, что «невозможно при существовании любой произвольной комбинации тел получать непрерывно из ничего движущую силу».

Принцип сохранения живой силы в его формулировке 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».

Сформулировав этот принцип, Герман Гельмгольц рассматривает его применения в различных частных случаях. Рассматривая электрические явления, Гельмгольц находит выражение энергии точечных зарядов и показывает физическое значение функции, названной Гауссом потенциалом. Далее он вычисляет энергию системы заряженных проводников и показывает, что при разряде лейденских банок выделяется теплота, эквивалентная запасенной электрической энергии. Он показал при этом, что разряд является колебательным процессом и электрические колебания «делаются все меньше и меньше, пока наконец живая сила не будет уничтожена суммой сопротивлений».

Затем Гельмгольц рассматривает гальванизм. Герман Гельмгольц разбирает энергетические процессы в гальванических источниках, в термоэлектрических явлениях, положив начало будущей термодинамической теории этих явлений. Рассматривая магнетизм и электромагнетизм, Гельмгольц, в частности, дает свой известный вывод выражения электродвижущей силы индукции, исходя из исследований Неймана и опираясь на закон Ленца.

В своем сочинении Гельмгольц в отличие от Майера уделяет главное внимание физике и лишь очень бегло и сжато говорит о биологических явлениях. Тем не менее именно это сочинение открыло Гельмгольцу дорогу к кафедре физиологии и общей патологии медицинского факультета Кенигсбергского университета, где он в 1849 году получил должность экстраординарного профессора.

Эту должность Герман Гельмгольц занимал до 1855 года, когда он перешел профессором анатомии и физиологии в Бонн. В 1858 году Гельмгольц становится профессором физиологии в Гейдельберге, где он много и успешно занимался физиологией зрения. Эти исследования существенно обогатили область знания и практическую медицину. Итогом этих исследований явилась знаменитая «Физиологическая оптика» Гельмгольца, первый выпуск которой вышел в 1856 году, второй - в 1860 году, а третий - в 1867 году.

Глаз - один из замечательнейших органов нашего тела. О его работе знали и раньше, сравнивали ее с работой фотографического аппарата. Но для полного выяснения даже только физической стороны зрения мало грубого сравнения с фотокамерой. Нужно решить ряд сложных задач из области не только физики, но и физиологии и даже психологии. Разрешать их приходилось на живом глазу, и Герман Гельмгольц сумел сделать это. Он построил особый, изумительный по своей простоте аппарат (офтальмометр), который позволял измерять кривизну роговой оболочки задней и передней поверхности хрусталика. Так было изучено преломление лучей в глазу.

Мы видим предметы окрашенными в тот или иной цвет, наше зрение цветное. Что лежит в его основе? Изучение глаза показало, что сетчатка имеет три основных светоощущающих элемента: один из них сильнее всего раздражается красными лучами, другой - зелеными, третий - синими. Любой цвет вызывает более сильное раздражение одного из элементов и более слабое остальных. Комбинации раздражений создают всю ту игру цветов, которую мы видим вокруг себя.

Чтобы исследовать дно живого глаза, Герман Гельмгольц изготовил особый прибор: глазное зеркало (офтальмоскоп). Этот прибор давно уже стал обязательным снаряжением каждого глазного врача. Гельмгольц сделал очень много для изучения глаза и зрения: создал физиологическую оптику - науку о глазе и зрении.

Здесь же, в Гейдельберге, Гельмгольц проводил свои классические исследования по скорости распространения нервного возбуждения. Лягушки для препарирования много раз побывали на лабораторном столе ученого. Он изучал на них скорость распространения возбуждения по нерву. Нерв получал раздражение током, вызванное возбуждение достигало мышцы, и она сокращалась. Зная расстояния между этими двумя точками и разницу во времени, можно высчитать скорость распространения возбуждения по нерву. Она оказалась совсем небольшой, всего от 30 до 100 м/сек.

Как будто совсем простой опыт. Он и выглядит простым теперь, когда Герман Гельмгольц его разработал. А до него утверждали, что измерить эту скорость нельзя: она есть проявление таинственной «жизненной силы», не поддающейся измерениям.

Не меньше Гельмгольц сделал и для изучения слуха и уха (физиологическая акустика). В 1863 году вышла его книга «Учение о звуковых ощущениях как физиологическая основа акустики».

И здесь до исследований Гельмгольца многое, связанное со слухом, было изучено очень слабо. Знали, как возникает и распространяется звук, но очень мало было известно о тех воздействиях, которые оказывают звуки на способные колебаться предметы. Герман Гельмгольц раньше всех занялся этим сложным явлением. Создав теорию резонанса, он создал затем на ее основе учение о слуховых ощущениях, о нашем голосе, о музыкальных инструментах. Изучая явления колебаний, Гельмгольц разработал и ряд вопросов, имеющих огромное значение для теории музыки, дал анализ причин музыкальной гармонии.

На примере Гельмгольца видно, какое огромное значение имеет широта кругозора ученого, богатство и разнообразие его знаний и интересов. Там же, в Гейдельберге, вышли его классические работы по гидродинамике и основаниям геометрии.

С марта 1871 года Гельмгольц становится профессором Берлинского университета. Он создает физический институт, в который приезжали работать физики всего мира.

С переездом в Берлин Герман Гельмгольц посвящает себя исключительно физике, причем изучает ее наиболее сложные области: электродинамику, в которой, исходя из идей Фарадея, разрабатывает собственную теорию, затем гидродинамику и явления электролиза в связи с термохимией. Особенно замечательны его работы по гидродинамике, начатые еще в 1858 году, в которых Гельмгольц дает теорию вихревого движения и течения жидкости и в которых ему удается решить несколько весьма трудных математических задач. В 1882 году Гельмгольц формулирует теорию свободной энергии, в которой решает вопрос о том, какая часть полной молекулярной энергии некой системы может превратиться в работу. Эта теория имеет в термохимии то же значение, что принцип Карно в термодинамике.

В 1883 году император Вильгельм жалует Вильгельму Гельмгольцу дворянское звание. В 1884 году Гельмгольц публикует теорию аномальной дисперсии, а немного позже несколько важных работ по теоретической механике. К этому же времени относятся работы по метеорологии.

В 1888 году Гельмгольц назначается директором вновь учрежденного правительственного физико-технического института в Шарлотенбурге - Центра немецкой метрологии, в организации которого он принимал самое активное участие. В то же время ученый продолжает читать лекции теоретической физики в университете.

У Гельмгольца было много учеников; его лекции слушали тысячи студентов. Поработать в его лаборатории, поучиться искусству эксперимента приезжали многие молодые ученые. Его учениками могут считаться многие русские ученые - физиологи Е. Адамюк, Н. Бакст, Ф. Заварыкин, Иван Сеченов, физики Петр Лебедев, П. Зидов, Р. Колли, А. Соколов, Н. Шиддер.

К сожалению, не только радостные события ждали Гельмгольца в старости. Его сын Роберт, подававший большие надежды молодой физик безвременно скончался в 1889 году, оставив работу о лучеиспускании roрящих газов.

Самые последние работы ученого, написанные в 1891-1892 годах, относятся к теоретической механике.

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц - цитаты

Произошло неслыханное дело: медик и профессор физиологии занял главную физическую кафедру Германии.

Ваш богатый практический опыт работы с разумными и интересными проблемами укажет математикам новое направление и придаст им новый импульс... Односторонние и интроспективные математические умозаключения приводят к областям, от которых нельзя ожидать сколько-нибудь ценных плодов.

Малейшие дозы спиртных напитков уничтожают возможность возникновения счастливых мыслей, убивают их в зачатке.

Хотя науки - фактор, пробуждающий и формирующий наиболее утонченные способности человеческого сознания, все же тот, кто учится и исследует лишь для того, чтобы только знать, не найдет истинного смысла своего собственного бытия на Земле. Лишь активная деятельность делает достойным существование человека.

(1894-09-08 ) (73 года) Место смерти: Страна:

Германская империя

Научная сфера: Известен как:

Гельмгольца теория цветоощущения, принцип наименьшего действия

Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (нем. Hermann von Helmholtz ; 31 августа , Потсдам - 8 сентября , 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».

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.

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 , 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.

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.

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» () 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 (, где есть внутренняя энергия , - энтропия , - температура).

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

Примечания

Литература

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
• Г. Г. Де-Метц Hermann von Helmholtz (1821−1891) // . - 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,

Карточка знаменитости
Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд фон
Родился	31 августа 1821
Умер	8 сентября 1894
Деятельность	Немецкий медик, физик, физиолог, психолог и акустик
Достижения	Является автором фундаментальных работ по физиологии слуха, зрения. Благодаря изобретенному им прибору – офтальмоскопу, ученый стал пионером в области исследований сетчатки глаза.

Герман фон Гельмгольц – немецкий медик, физик, физиолог, психолог и акустик. Исследовал зрение и слух человека, скорость передачи нервных сигналов, изобрел некоторые медицинские приборы.

Биография

В 1871 г. ученый был приглашен на пост заведующего кафедрой физики в Университете Фридриха-Вильгельма (Берлин). В 1888 г. Фридрих ІІІ наградил медика дворянским титулом; позже Гельмгольц стал также тайным советником и обладателем прусского ордена Черного орла и звезды ордена Почетного легиона во Франции. Является почетным гражданином Берлина.

Медицинские исследования

Известный врач является автором фундаментальных работ по физиологии слуха, зрения. Благодаря изобретенному им прибору – офтальмоскопу, ученый стал пионером в области исследований сетчатки глаза. Кроме этого, Гельмгольц изобрел прибор для диагностирования размеров глаза – офтальмометр, а также оптическое устройство стереоскоп, которое накладывает два плоских изображения таким образом, что наблюдающий видит трехмерный предмет. Офтальмометр и офтальмоскоп широко используются в офтальмологии , а стереоскоп имеет не только развлекательное, а и важное медицинское применение – его используют для лечения и профилактики косоглазия .

Гельмгольц поспособствовал признанию теории цветного зрения Томаса Юнга, изучал механизмы аккомодации глаза. Он измерил кривизну не лишь роговицы, а и хрусталика. Доказал, что аккомодация происходит в связи с тем, что хрусталик глаза меняет собственную форму, при этом для близких объектов кривизна хрусталика становится больше, а при рассматривании дальних предметов он приобретает менее выпуклую форму.

При изучении механики слуха, медик построил модель уха, которая позволила исследовать влияние волн звука на слуховой аппарат, создал теорию звуковосприятия и на ее базисе концепцию о слуховых ощущениях, музыкальных инструментах и голосе. Разработал теорию объяснения оттенков звуков при помощи обертонов.

В 1849 году Гельгольц измерил скорость передачи сигнала в нервном волокне. С этой целью он проводил опыты над лягушкой с использованием гальванометра. Ученый сообщал скорость передвижения сигнала в диапазоне от 24,6 до 38,4 м/с. Изобрел прибор для записи мышечного сокращения – миограф.

Медик создал концепцию т.н. «бессознательных умозаключений», по которой восприятие определяется имеющимися у человека «привычными способами», что обеспечивает постоянство видимого мира; ключевую роль при этом играют движения и мышечные ощущения.

Другие исследования

В физике Гельмгольц известен своими теориями о сохранении энергии, трудами в области электродинамики, химической термодинамики, а также механическим обоснованием термодинамики. Ввел научное понятие свободной энергии. Кроме этого, исследователь внес большой вклад в философию науки. Гельмгольц обосновал теорию о взаимосвязи законов восприятия и законов природы, идею о цивилизаторской силе науки и пр.

Знаменитые медики всех времён
Австрийские	Адлер Альфред ‏‎ Ауэнбруггер Леопольд ‏‎ Брёйер Йозеф Ван Свитен Гаен Антониус Селье Ганс Фрейд Зигмунд
Античные	Абу Али ибн Сина (Авиценна) Асклепий Гален Герофил Гиппократ
Британские	Браун Джон ‏‎ Гарвей Уильям Дженнер Эдвард Листер Джозеф Сиденгам Томас
Итальянские	Кардано Джероламо ‏‎ Ломброзо Чезаре
Немецкие	Бильрот Христиан Вирхов Рудольф Вундт Вильгельм Ганеманн Самуэль Гельмгольц Герман Гризингер Вильгельм Грэфенберг Эрнст Кох Роберт Крепелин Эмиль Петтенкофер Макс Эрлих Пауль Эсмарх Иоганн
Российские	Амосов Н. М. Бакулев А.Н. ‏‎ Бехтерев В.М. ‏‎ Боткин С.П. Бурденко Н.Н. Данилевский В.Я. Захарьин Г.А. Кандинский В.Х. Корсаков С.С. Мечников И.И. Мудров М.Я. Павлов И.П. Пирогов Н.И. Семашко Н.А.