Герман фон Гельмгольц

«Гельмгольц» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. Гельмгольц (значения) .

Герман фон Гельмгольц
Рожденный	Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц ( 1821-08-31 ) 31 августа 1821 г. Потсдам , провинция Бранденбург , Пруссия
Умер	8 сентября 1894 г. ) ( 1894-09-08 ) ( 73 года Шарлоттенбург , провинция Бранденбург , Королевство Пруссия , Германская империя
Гражданство	Королевство Пруссия
Образование	Медико-хирургический институт Фридриха Вильгельма ( доктор медицины , 1842 г.)
Известный	показывать   Studies in the conservation of energy Helmholtz classical theorem Helmholtz coil Helmholtz condition Helmholtz decomposition Helmholtz equation Helmholtz free energy Helmholtz free entropy Helmholtz layer Helmholtz motion Helmholtz minimum dissipation theorem Helmholtz pitch notation Helmholtz reciprocity Helmholtz resonance Helmholtz temperament Helmholtz's theorems Helmholtz–Ellis notation Helmholtz–Kohlrausch effect Helmholtz–Smoluchowski equation Helmholtz–Thévenin theorem Gibbs–Helmholtz equation Kelvin–Helmholtz instability Kelvin–Helmholtz mechanism Young–Helmholtz theory Smith-Helmholtz invariant Additive synthesis Efference copy Heat death paradox Hydrodynamic stability Keratometer Ophthalmoscopy Place theory Prism adaptation Pure tone Entoptic phenomenon Supercapacitor Unconscious inference Vortex ring
Супруг	Анна фон Мол ( м.  1861 )
Дети	3
Родственники	Анна Августа фон Гельмгольц-Фелан (внучатая племянница)
Награды	ФорМемРС (1860 г.) Медаль Маттеуччи (1868 г.) Крунская медаль (1864 г.) Медаль Копли (1873 г.) За заслуги (1873) Премия Фарадея за лекции (1881 г.) Медаль Альберта (1888 г.)
Научная карьера
Поля	Физика Физиология Психология
Учреждения	Кенигсбергский университет Боннский университет Гейдельбергский университет Берлинский университет
Диссертация	О строении нервной системы беспозвоночных   (1842 г.)
Докторантура	Йоханнес Петер Мюллер
Докторанты	Альберт А. Майкельсон Вильгельм Вена Макс Планк Генрих Герц Габриэль Липпман Лоранд Этвос Отто Люммер Майкл И. Пупин Фридрих Шоттки Артур Гордон Вебстер
Другие известные студенты	Эмиль Бутру Йоханнес фон Крис Эдвард Николс Генри Огастес Роуленд Вильгельм Вундт

Полифоническая сирена Гельмгольца, Хантерианский музей, Глазго

Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (31 августа 1821 — 8 сентября 1894) — немецкий физик и врач , внесший значительный вклад в несколько научных областей, особенно в гидродинамическую стабильность . В его честь названа Ассоциация Гельмгольца , крупнейшая немецкая ассоциация исследовательских учреждений .

В области физиологии и психологии Гельмгольц известен своей математикой, касающейся глаза , теориями зрения , идеями зрительного восприятия пространства, исследованиями цветового зрения , ощущением тона, восприятием звука и эмпиризмом в физиологии восприятия. . В физике он известен своими теориями сохранения энергии и двойного электрического слоя , работами в области электродинамики , химической термодинамики и механическими основами термодинамики . Как философ он известен своей философией науки , идеями о связи между законами восприятия и законами природы , наукой эстетики и идеями о цивилизующей силе науки.

Биография

Ранние годы

Гельмгольц родился в Потсдаме , в семье директора местной гимназии Фердинанда Гельмгольца, изучавшего классическую филологию и философию и близкого друга издателя и философа Иммануила Германа Фихте . На творчество Гельмгольца повлияла философия Иоганна Готлиба Фихте и Иммануила Канта . Он пытался проследить их теории в эмпирических вопросах, таких как физиология .

В молодости Гельмгольц интересовался естественными науками, но отец хотел, чтобы он изучал медицину. Гельмгольц получил степень доктора медицины в Медицинско-хирургическом институте Фридриха-Вильгельма в 1842 году и прошел годичную стажировку в Шарите . больнице (потому что была финансовая поддержка студентов-медиков).

Получив образование в основном в области физиологии, Гельмгольц писал на многие другие темы, начиная от теоретической физики и заканчивая возрастом Земли и происхождением Солнечной системы .

Университетские должности

Первой академической должностью Гельмгольца была должность преподавателя анатомии в Академии художеств в Берлине в 1848 году. Затем он перешел на должность доцента кафедры физиологии в Прусском университете Кенигсберга , куда был назначен в 1849 году. В 1855 году он принял должность полного профессора анатомии и физиологии в Боннском университете . Однако в Бонне он не был особенно счастлив, и три года спустя он перевелся в Гейдельбергский университет в Бадене , где работал профессором физиологии. В 1871 году он принял свою последнюю университетскую должность профессора физики в Университете Фридриха Вильгельма в Берлине.

Исследовать

Гельмгольц в 1848 году

Механика

Его первое важное научное достижение — трактат о сохранении энергии 1847 года — было написано в контексте его медицинских исследований и философского образования. Его работа по сохранению энергии возникла во время изучения мышечного метаболизма . Он пытался продемонстрировать, что при движении мышц не теряется энергия, мотивируя это тем, что никаких жизненных сил для движения мышц не требуется . Это был отказ от спекулятивной традиции натурфилософии и витализма , которая в то время была доминирующей философской парадигмой в немецкой физиологии. Он выступал против аргумента, продвигаемого некоторыми виталистами, о том, что «живая сила» может приводить в действие машину бесконечно.

Опираясь на более ранние работы Сади Карно , Бенуа Поля Эмиля Клапейрона и Джеймса Прескотта Джоуля , он постулировал взаимосвязь между механикой , теплом , светом , электричеством и магнетизмом , рассматривая их всех как проявления единой силы , или энергии в сегодняшней терминологии. Свои теории он опубликовал в книге «Über die Erhaltung der Kraft» ( «О сохранении силы» , 1847).

В 1850-х и 60-х годах, опираясь на публикации Уильяма Томсона , Гельмгольца и Уильяма Рэнкина популяризировали идею тепловой смерти Вселенной .

В гидродинамику Гельмгольц внес несколько вкладов, в том числе теоремы Гельмгольца для вихревой динамики в невязких жидкостях.

• 
  1889 г., экземпляр книги Гельмгольца «О сохранении силы», № 1.
• 
  Титульный лист книги «О сохранении силы», № 1.
• 
  Первая страница «О сохранении силы», №1.

Сенсорная физиология

Гельмгольц был пионером в научном изучении человеческого зрения и слуха. Вдохновленный психофизикой , он интересовался взаимосвязями между измеримыми физическими стимулами и соответствующими им человеческими восприятиями. Например, амплитуду звуковой волны можно изменять, в результате чего звук будет казаться громче или тише, но линейный скачок амплитуды звукового давления не приводит к линейному скачку воспринимаемой громкости. Физический звук необходимо увеличивать экспоненциально, чтобы равные шаги казались линейными, и этот факт используется в современных электронных устройствах для управления громкостью. Гельмгольц положил начало экспериментальным исследованиям связи между физической энергией (физика) и ее восприятием (психология) с целью разработки «психофизических законов».

Сенсорная физиология Гельмгольца легла в основу работ Вильгельма Вундта , ученика Гельмгольца, считающегося одним из основоположников экспериментальной психологии . Более четко, чем Гельмгольц, Вундт описал свои исследования как форму эмпирической философии и как исследование разума как чего-то отдельного. Гельмгольц в своем раннем отказе от натурфилософии подчеркивал важность материализма и больше сосредотачивался на единстве «разума» и тела.

Офтальмологическая оптика

В 1851 году Гельмгольц произвел революцию в области офтальмологии , изобретя офтальмоскоп ; инструмент, используемый для исследования внутренней части человеческого глаза . Это в одночасье сделало его всемирно известным. Интересы Гельмгольца в это время все больше сосредотачивались на физиологии чувств. Его основная публикация под названием Handbuch der Physiologischen Optik ( «Справочник по физиологической оптике» или «Трактат по физиологической оптике» ; английский перевод 3-го тома здесь ) представила эмпирические теории восприятия глубины , цветового зрения и восприятия движения и стала фундаментальным справочным трудом в его поле во второй половине девятнадцатого века. В третьем и последнем томе, опубликованном в 1867 году, Гельмгольц описал важность бессознательных выводов для восприятия. Handbuch Оптического был впервые переведен на английский язык под редакцией Джеймса П.К. Саутхолла от имени общества Америки в 1924–1925 годах. Его теория аккомодации не подвергалась сомнению до последнего десятилетия 20-го века.

Гельмгольц продолжал работать в течение нескольких десятилетий над несколькими изданиями справочника, часто обновляя свою работу из-за спора с Эвальдом Герингом , который придерживался противоположных взглядов на пространственное и цветовое зрение. Этот спор разделил дисциплину физиологии во второй половине 1800-х годов.

Физиология нервов

В 1849 году в Кенигсберге Гельмгольц измерил скорость, с которой сигнал передается по нервному волокну. В то время большинство людей считало, что нервные сигналы передаются по нервам неизмеримо быстро. Он использовал недавно рассеченный седалищный нерв лягушки и икроножную мышцу, к которой он прикреплялся. Он использовал гальванометр в качестве чувствительного устройства измерения времени, прикрепив к игле зеркало, чтобы отражать луч света через комнату на шкале, которая давала гораздо большую чувствительность. Гельмгольц сообщил Скорость передачи в диапазоне 24,6 – 38,4 метра в секунду.

Акустика и эстетика

Последняя фотография фон Гельмгольца, сделанная за три дня до его последней болезни.

Резонатор Гельмгольца ( i ) и приборы

В 1863 году Гельмгольц опубликовал «Ощущения тона» , еще раз продемонстрировав свой интерес к физике восприятия. Эта книга оказала влияние на музыковедов двадцатого века. Гельмгольц изобрел резонатор Гельмгольца для определения различных частот или высоты чистых синусоидальных компонентов сложных звуков, содержащих несколько тонов .

Гельмгольц показал, что различные комбинации резонаторов могут имитировать гласные звуки: Александр Грэм Белл , в частности, интересовался этим, но, не умея читать по-немецки, неправильно истолковал диаграммы Гельмгольца как означающие, что Гельмгольц передавал несколько частот по проводам, что позволило бы мультиплексировать телеграфные сигналы. сигналы, тогда как на самом деле электроэнергия использовалась только для поддержания движения резонаторов. Беллу не удалось воспроизвести то, что, по его мнению, сделал Гельмгольц, но позже он сказал, что, если бы он умел читать по-немецки, он бы не изобрел телефон на принципе гармонического телеграфа .

Гельмгольц в 1881 году, портрет Людвига Кнауса.

Перевод Александра Дж. Эллиса был впервые опубликован в 1875 году (первое английское издание было из третьего немецкого издания 1870 года; второе английское издание Эллиса из четвертого немецкого издания 1877 года было опубликовано в 1885 году; третье и четвертое английские издания 1895 и 1912 годов были переиздание второго).

Электромагнетизм

Гельмгольц изучал явления электрических колебаний с 1869 по 1871 год и в лекции, прочитанной в Naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (Ассоциации естествознания и медицины Гейдельберга) 30 апреля 1869 года под названием « Об электрических колебаниях» , он указал, что ощутимые затухающие электрические колебания Колебания в катушке, соединенной с лейденской банкой, имели длительность около 1/50 секунды.

В 1871 году Гельмгольц переехал из Гейдельберга в Берлин, чтобы стать профессором физики. Он заинтересовался электромагнетизмом , и уравнение Гельмгольца в его честь названо . Хотя он и не внес большого вклада в эту область, его ученик Генрих Рудольф Герц прославился как первый, кто продемонстрировал электромагнитное излучение . Оливер Хевисайд раскритиковал электромагнитную теорию Гельмгольца за то, что она допускала существование продольных волн . Основываясь на работе над уравнениями Максвелла , Хевисайд заявил, что продольные волны не могут существовать в вакууме или однородной среде. Однако Хевисайд не заметил, что продольные электромагнитные волны могут существовать на границе или в замкнутом пространстве.

Философия

Гельмгольц колебался между эмпиризмом и трансцендентализмом в своей философии науки.

Цитата

Тот, кто, занимаясь наукой, ищет непосредственной практической пользы, может быть уверен, что его поиски тщетны.- Академический дискурс (Гейдельберг, 1862 г.)

Студенты и партнеры

Среди других студентов и научных сотрудников Гельмгольца в Берлине были Макс Планк , Генрих Кайзер , Ойген Гольдштейн , Вильгельм Вен , Артур Кениг , Генри Огастес Роуланд , Альберт А. Михельсон , Вильгельм Вундт , Фернандо Сэнфорд и Майкл И. Пупин . Лео Кенигсбергер , который был его коллегой с 1869 по 1871 год в Гейдельберге, написал его полную биографию в 1902 году.

Почести и наследие

Статуя Гельмгольца перед Университетом Гумбольдта в Берлине

• В 1873 году Гельмгольц был избран членом Американского философского общества .
• В 1881 году Гельмгольц был избран почётным членом Королевского колледжа хирургов в Ирландии .
• 10 ноября 1881 года он был награжден орденом Почетного легиона : в звании командора или 3-й степени – старшего звания. (№ 2173).
• В 1883 году профессор Гельмгольц был удостоен чести императора, возведен в дворянство, или Адель . Аделунг означал , что он и его семья теперь носили титул фон Гельмгольц. Это отличие не было пэром или титулом, но оно было наследственным и придавало определенный социальный статус.
• В 1884 году Гельмгольц был удостоен почетного членства в Институте инженеров и судостроителей Шотландии .
• крупнейшая немецкая ассоциация научно-исследовательских учреждений — Ассоциация Гельмгольца . Его именем названа
• астероид 11573 Гельмгольц и лунный кратер Гельмгольц, а также кратер Гельмгольца на Марсе. В его честь названы
• В Шарлоттенбурге , Берлин , улица Гельмгольцштрассе названа в честь фон Гельмгольца.

Указ о награждении Гельмгольца (перечислен на первой странице) орденом Почетного легиона Франции.

Работает

• О сохранении силы (на немецком языке). Лейпциг: Вильгельм Энгельманн. 1889.
• Лекции по электромагнитной теории света (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1897.
• Лекции по математическим основам акустики (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1898.
• Лекции по динамике дискретных массовых точек (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1898.
• Динамика непрерывно распределенных масс (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1902.
• Лекции по теории теплоты (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1903.
• Лекции по теоретической физике (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1903.

Переведенные произведения

• О сохранении силы (1847) HathiTrust
• Учение о звуковых ощущениях как физиологическая основа теории музыки (на французском языке). Париж: Массон. 1874.
• Гельмгольц, Герман (1876). «О пределах оптических возможностей микроскопа» . Ежемесячный микроскопический журнал . 16 :15–39. дои : 10.1111/j.1365-2818.1876.tb05606.x .
• Популярно-научные лекции . Нью-Йорк: Эпплтон. 1885.
• О сохранении силы (1895 г.) Введение к серии лекций, прочитанных в Карлсруэ зимой 1862–1863 гг., Английский перевод
• Об ощущениях тона как физиологической основе теории музыки (можно загрузить из Калифорнийской цифровой библиотеки). Третье издание английского перевода, основанное на четвертом немецком издании 1877 года, авторы Герман фон Гельмгольц, Александр Джон Эллис, опубликовано Лонгмансом, Грин, 1895 г., 576 страниц.
• Об ощущениях тона как физиологической основе теории музыки (можно загрузить из Google Книги), четвертое издание, Герман фон Гельмгольц, Александр Джон Эллис, опубликовано Лонгмансом, Грином, 1912 г., 575 страниц.
• Трактат по физиологической оптике (1910), три тома. Английский перевод Оптического общества Америки (1924–25).
• Популярные лекции по научным предметам (1885 г.)
• Популярные лекции на научные темы вторая серия (1908)

См. также

• Катушка Гельмгольца
• Список людей из Берлина
• Список вещей, названных в честь Германа фон Гельмгольца
• Неокантианство
• Теория цвета

Ссылки

Источники

• Кахан, Дэвид Гельмгольц: Жизнь в науке. Издательство Чикагского университета, 2018. ISBN   978-0-226-48114-2 .
• Коэн, Роберт, и Вартофски, Маркс , ред. и транс. Рейдель. Гельмгольц: Эпистемологические сочинения , 1977.
• Эвальд, Уильям Б., изд. От Канта до Гильберта: Справочник по основам математики , 2 тт. Оксфордский университет. Пресс, 1996.
  • 1876. «Происхождение и значение геометрических аксиом», 663–88.
  • 1878. «Факты в восприятии», 698–726.
  • 1887. «Нумерация и измерение с эпистемологической точки зрения», 727–52.
• Подземные воды, Дженнифер. Александр Грэм Белл: Дух изобретения . Калгари: Издательство Altitude, 2005. ISBN   1-55439-006-0 .
• Джексон, Майлз В. Гармоничные триады: физики, музыканты и производители инструментов в Германии девятнадцатого века (MIT Press, 2006).
• Каль, Рассел, изд. Уэслиан. Избранные сочинения Германа фон Гельмгольца , Uni. Пресс., 1971.
• Кенигсбергер, Лев. Герман фон Гельмгольц , перевод Фрэнсис А. Велби (Дувр, 1965)
• Маккензи, Кэтрин. Александр Грэм Белл . Уайтфиш, Монтана: Kessinger Publishing, 2003. ISBN   978-0-7661-4385-2 . Проверено 29 июля 2009 г.
• Шульман, Сет. Телефонный гамбит : В поисках секрета Александра Белла . Нью-Йорк: Нортон и компания, 2008. ISBN   978-0-393-06206-9 .

Дальнейшее чтение

• Дэвид Кахан: Гельмгольц: жизнь в науке (Чикагский университет, 2018). ISBN   978-0-226-48114-2
• Дэвид Кахан (ред.): Герман фон Гельмгольц и основы науки девятнадцатого века. унив. Калифорния, Беркли, 1994 г., ISBN   978-0-520-08334-9 .
• Грегор Шиман: Механизм Германа фон Гельмгольца: потеря уверенности. Исследование о переходе от классической к современной философии природы . Дордрехт: Springer 2009, ISBN   978-1-4020-5629-1 .
• Стивен Шапин , «Теоретик (не совсем) всего» (рецензия на книгу Дэвида Кэхана , «Гельмгольц: жизнь в науке» , University of Chicago Press, 2018, ISBN   978-0-226-48114-2 , 937 стр.), The New York Review of Books , vol. 66, нет. 15 (10 октября 2019 г.), стр. 29–31.
• Франц Вернер: Гейдельбергские годы Германа Гельмгольца (1858–1871) . (= специальные публикации из городского архива Гейдельберга 8). С 52 иллюстрациями. Берлин/Гейдельберг (джемпер) 1997 г.
• Кеннет Л. Канева: Гельмгольц и сохранение энергии: контексты создания и восприятия . MIT Press, Кембридж, Массачусетс, 2021 г., ISBN 978-0-262-04573-5.

Внешние ссылки

• « Герман фон Гельмгольц » (Некролог). Королевское общество (Великобритания). (1894). Труды Лондонского королевского общества. Лондон: Напечатано Тейлором и Фрэнсисом.
• « Герман фон Гельмгольц » Лео Кенигсбергера (Оксфорд: Clarendon press, 1906) из Интернет-архива.
• Статья Лидии Паттон « Герман фон Гельмгольц », Стэнфордская энциклопедия философии
• «Проф. доктор Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц» , FamilySearch
• О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Герман фон Гельмгольц» , Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
• Дж. Г. Маккендрик Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (Лондон: Анвин, 1899 г.)
• Биография, библиография и доступ к цифровым источникам в Виртуальной лаборатории Института истории науки Макса Планка.
• Бесплатные партитуры Германа фон Гельмгольца в рамках Международного проекта библиотеки музыкальных партитур (IMSLP) ( Доктрина тональных ощущений )
• Гельмгольца (1867 г.). Справочник по физиологической оптике Архивировано 12 апреля 2019 г. в Wayback Machine - цифровое факсимиле из библиотеки Линды Холл.
• Герман фон Гельмгольц в проекте «Математическая генеалогия»
• Работы Германа фон Гельмгольца в LibriVox (аудиокниги, являющиеся общественным достоянием)