Герман фон Гельмгольц

Герман фон Гельмгольц
Родившийся	Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц ( 1821-08-31 )31 августа 1821 г. Потсдам , провинция Бранденбург , Королевство Пруссия , Германская Конфедерация
Умер	8 сентября 1894 г. (1894-09-08)(73 года) Шарлоттенбург , провинция Бранденбург , Королевство Пруссия , Германская империя
Образование	Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-Institut ( MD , 1842)
Известен	Исследования в области сохранения энергии Условие Гельмгольца Разложение Гельмгольца Уравнение Гельмгольца Свободная энергия Гельмгольца Свободная энтропия Гельмгольца Слой Гельмгольца Обозначение высоты тона Гельмгольца Гельмгольц взаимность Резонанс Гельмгольца Гельмгольц темперамент Классическая теорема Гельмгольца Теоремы Гельмгольца Теорема Гельмгольца о минимальной диссипации Обобщенная теорема Гельмгольца Уравнение Гиббса – Гельмгольца. Обозначение Гельмгольца-Эллиса Эффект Гельмгольца – Кольрауша Гельмгольца-Смолуховского ур. Теорема Гельмгольца – Тевенина. Неустойчивость Кельвина – Гельмгольца. Механизм Кельвина – Гельмгольца Теория Юнга – Гельмгольца Аддитивный синтез Efference copy Парадокс тепловой смерти Гидродинамическая устойчивость Кератометр Офтальмоскопия Теория места Призма адаптация Чистый тон Энтоптическое явление Суперконденсатор Вихревое кольцо
Супруг (а)	Анна фон Гельмгольц
Награды	Медаль Маттеуччи (1868 г.) Медаль Копли (1873 г.) Премия Фарадея за лекции (1881 г.) Медаль Альберта (1888 г.)
Научная карьера
Поля	Физика Физиология Психология
Учреждения	Кенигсбергский университет имени Альберта Рейнский университет имени Фридриха Вильгельма Бонна Гейдельбергский университет имени Рупрехта Карла Университет Фридриха Вильгельма
Тезис	De fabrica systematis nervosi evertebratorum  (1842).
Докторант	Йоханнес Петер Мюллер
Докторанты	Альберт А. Михельсон Вильгельм Вена Макс Планк Генрих Герц Габриэль Липпманн Лоранд Этвеш Отто Люммер Михаил Иванович Пупин Фридрих Шоттки Артур Гордон Вебстер
Другие известные студенты	Эмиль Бутру Йоханнес фон Крис [1] Эдвард Николс Генри Огастес Роуленд Вильгельм Вундт
Влияния	Иоганн Готтлиб Фихте Иммануил Кант Герман Лотце [2]
Под влиянием	Фридрих Альберт Ланге [3] Людвиг Витгенштейн [4]

Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц ^[а] (31 августа 1821 - 8 сентября 1894) был немецким физиком и врачом , внесшим значительный вклад в несколько научных областей. Его именем названо крупнейшее немецкое объединение исследовательских институтов - Ассоциация Гельмгольца . ^[5]

В физиологии и психологии он известен своей математикой глаза , теориями зрения , идеями о визуальном восприятии пространства, исследованиями цветового зрения и ощущением тона, восприятием звука и эмпиризмом в физиологии восприятия.

В физике он известен своими теориями сохранения энергии , работами в области электродинамики , химической термодинамики и механических основ 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 [ править ]

Ранние годы [ править ]

Гельмгольц родился в Потсдаме в семье директора местной гимназии Фердинанда Гельмгольца, изучавшего классическую филологию и философию , и который был близким другом 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 естествознанием, но его отец хотел, чтобы он изучал медицину. Гельмгольц получил докторскую степень в Медицинском хирургическом институте Фридриха Вильгельма  [ de ] в 1842 году и прошел годичную интернатуру в больнице Шарите ^[6] (поскольку там была финансовая поддержка для студентов-медиков).

Получив образование в основном в области физиологии, Гельмгольц писал по многим другим темам, от теоретической физики до возраста Земли и происхождения Солнечной системы .

Публикации в университете [ править ]

Первой академической должностью Гельмгольца был преподаватель анатомии в Академии художеств в Берлине в 1848 году. ^[7] Затем он перешел на должность адъюнкт-профессора физиологии в Прусском университете Кенигсберга , куда он был назначен в 1849 году. В 1855 году он стал профессором анатомии и физиологии Боннского университета . Однако он не был особенно счастлив в Бонне, и три года спустя он перешел в Гейдельбергский университет в Бадене , где работал профессором физиологии. В 1871 году он принял окончательную университетскую должность профессора физики в Университете Гумбольдта в Берлине.

Исследование [ править ]

Механика [ править ]

Его первое важное научное достижение, трактат 1847 года о сохранении энергии , было написано в контексте его медицинских исследований и философской подготовки. Его работа по энергосбережению возникла во время изучения метаболизма мышц . Он попытался продемонстрировать, что при движении мышц энергия не теряется, мотивируя это тем, что для движения мышцы не нужны жизненные силы . Это был отказ от спекулятивной традиции натурфилософии, которая в то время была доминирующей философской парадигмой в немецкой физиологии.

Опираясь на более ранние работы Сади Карно , Бенуа Поля Эмиля Клапейрона и Джеймса Прескотта Джоуля , он постулировал связь между механикой , теплом , светом , электричеством и магнетизмом , рассматривая их все как проявления единой силы или энергии в современной терминологии. Он опубликовал свои теории в своей книге Über die Erhaltung der Kraft ( О сохранении силы , 1847). ^[8]

В 1850-х и 60-х годах, основываясь на публикациях Уильяма Томсона , Гельмгольца и Уильяма Ренкина популяризировали идею тепловой смерти Вселенной .

В гидродинамику Гельмгольц внес несколько вкладов, включая теоремы Гельмгольца для динамики вихрей в невязких жидкостях.

Сенсорная физиология [ править ]

Гельмгольц был пионером в научном изучении человеческого зрения и слуха. Вдохновленный психофизикой , он интересовался отношениями между измеримыми физическими стимулами и соответствующими им человеческими восприятиями. Например, амплитуда звуковой волны может изменяться, заставляя звук казаться громче или тише, но линейный скачок амплитуды звукового давления не приводит к линейному скачку воспринимаемой громкости. Физический звук необходимо увеличивать в геометрической прогрессии, чтобы одинаковые шаги казались линейными, что используется в современных электронных устройствах для управления громкостью. Гельмгольц проложил путь экспериментальным исследованиям взаимосвязи между физической энергией (физикой) и ее оценкой (психологией) с целью разработки «психофизических законов».

Сенсорная физиология Гельмгольца легла в основу работ Вильгельма Вундта , ученика Гельмгольца, которого считают одним из основоположников экспериментальной психологии . Более подробно, чем Гельмгольц, Вундт описал свои исследования как форму эмпирической философии и как изучение разума как чего-то отдельного. Гельмгольц, в своем раннем отрицании натурфилософии , подчеркивал важность материализма и уделял больше внимания единству «разума» и тела. ^[9]

Офтальмологическая оптика [ править ]

В 1851 году Гельмгольц произвел революцию в области офтальмологии, изобретя офтальмоскоп ; инструмент, используемый для исследования человеческого глаза изнутри . Это в одночасье сделало его всемирно известным. В то время интересы Гельмгольца все больше концентрировались на физиологии чувств. Его основная публикация под названием Handbuch der Physiologischen Optik ( Справочник по физиологической оптике или Трактат по физиологической оптике ) содержала эмпирические теории восприятия глубины , цветового зрения и восприятия движения., и стал фундаментальным справочником в своей области во второй половине девятнадцатого века. В третьем и последнем томе, опубликованном в 1867 году, Гельмгольц описал важность бессознательных выводов для восприятия. Handbuch впервые был переведен на английский язык под редакцией Джеймса PC Southall от имени Оптического общества Америки в 1924-5. Его теория размещения 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 дисциплины физиологии во второй половине 1800-х годов.

Физиология нервов [ править ]

В 1849 году, находясь в Кенигсберге, Гельмгольц измерил скорость, с которой сигнал распространяется по нервному волокну. В то время большинство людей считало, что нервные сигналы неизмеримо быстро передаются по нервам. ^[10] Он использовал недавно рассеченный седалищный нерв лягушки и икроножную мышцу, к которой он прикрепился. Он использовал гальванометр в качестве чувствительного устройства отсчета времени, прикрепив к игле зеркало, чтобы отражать луч света через комнату на шкале, которая давала гораздо большую чувствительность. ^[10] Гельмгольц сообщил ^{[11] [12] о} скорости передачи в диапазоне 24,6 - 38,4 метра в секунду. ^[10]

Акустика и эстетика [ править ]

В 1863 году Гельмгольц опубликовал « Ощущения тона» , еще раз продемонстрировав свой интерес к физике восприятия. Эта книга оказала влияние на музыковедов ХХ века. Гельмгольца изобрел резонатор Гельмгольца , чтобы идентифицировать различные частоты или смолы чистых синусоидальных компонентов сложных звуков , содержащих несколько тонов . ^[13]

Гельмгольц показал, что различные комбинации резонатора могут имитировать гласные звуки: Александр Грэм Белл, в частности, интересовался этим, но, не умея читать по-немецки, неверно истолковал диаграммы Гельмгольца как означающие, что Гельмгольц передавал несколько частот по проводам, что позволило бы мультиплексировать телеграфные сигналы - тогда как в действительности электроэнергия использовалась только для поддержания движения резонаторов. Беллу не удалось воспроизвести то, что, по его мнению, сделал Гельмгольц, но позже сказал, что, если бы он умел читать по-немецки, он не стал бы изобретать телефон на основе гармонического телеграфа . ^{[14] [15] [16] [17]}

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 гг. оттиски второй). ^[18]

Электромагнетизм [ править ]

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 продолжительность около 1/50 секунды. ^[19]

В 1871 году Гельмгольц переехал из Гейдельберга в Берлин, чтобы стать профессором физики. Он заинтересовался электромагнетизмом , и уравнение Гельмгольца названо в его честь. Хотя он не внес значительного 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 . На основе работы над уравнениями МаксвеллаХевисайд 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. ^[20]

Котировки [ править ]

Тот, кто в погоне за наукой ищет немедленной практической пользы, может быть уверен, что он ищет напрасно. - Академический дискурс (Гейдельберг, 1862 г.) ^[21]

Студенты и сотрудники [ править ]

Среди других студентов и научных сотрудников Гельмгольца в Берлине были Макс Планк , Генрих Кайзер , Ойген Гольдштейн , Вильгельм Вин , Артур Кениг , Генри Август Роуленд , Альберт А. Михельсон , Вильгельм Вундт , Фернандо Санфорд и Майкл И. Пупин . Лео Кенигсбергер , который был его коллегой в 1869–1871 годах в Гейдельберге, написал его полную биографию в 1902 году.

Почести и наследие [ править ]

• В 1881 году Гельмгольц был избран почетным членом в Королевском колледже хирургов в Ирландии . ^[22]
• 10 ноября 1881 года ему было присвоено звание Почетного легиона : au grade de Commandeur, или уровень 3 - высший разряд. (№ 2173).
• В 1883 году профессор Гельмгольц был удостоен чести императора и был возведен в дворянство, или Адель . Аделунг имел в виду , что он и его семья теперь стиле: фон Гельмгольц. Это звание не было званием пэра или титула, но было наследственным и придавало определенный социальный статус.
• Гельмгольц был удостоен звания почетного члена Института инженеров и кораблестроителей в Шотландии в 1884 году ^[23].
• Его именем названо крупнейшее немецкое объединение исследовательских институтов - Ассоциация Гельмгольца . ^{[5] [24]}
• В его честь были названы астероид 11573 Гельмгольц и лунный кратер Гельмгольц, а также кратер Гельмгольца на Марсе. ^{[25] [26] [27]}
• В Шарлоттенбурге , Берлин , улица Гельмгольцштрассе названа в честь фон Гельмгольца. ^[28]

Работает [ править ]

• О сохранении силы (1847) HathiTrust
• Гельмгольц, Герман (1876). «О пределах оптической емкости микроскопа» . Ежемесячный микроскопический журнал . 16 : 15–39. DOI : 10.1111 / j.1365-2818.1876.tb05606.x .
• О сохранении силы (1895 г.) Введение в серию лекций, прочитанных в Карлсруэ зимой 1862–1863 гг., Английский перевод
• Об ощущениях тона как физиологической основе теории музыки (загружается из Калифорнийской цифровой библиотеки) Третье издание английского перевода, основанное на четвертом немецком издании 1877 года, Германа фон Гельмгольца, Александра Джона Эллиса, издано Longmans, Green, 1895 г., 576 стр.
• Об ощущениях тона как физиологической основе теории музыки (загружается из Google Книги) Четвертое издание, Герман фон Гельмгольц, Александр Джон Эллис, опубликовано Longmans, Грин, 1912, 575 страниц
• Трактат по физиологической оптике (1910) в трех томах. Английский перевод Оптического общества Америки (1924–25).
• Популярные лекции на научные темы (1885 г.)
• Популярные лекции по научной тематике второй серии (1908)

См. Также [ править ]

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

Ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

Цитаты [ править ]

Источники [ править ]

• Кахан, Дэвид Гельмгольц: Жизнь в науке. University of Chicago Press, 2018. ISBN 978-0-226-48114-2 . 
• Коэн, Роберт и Вартофски, Маркс , ред. и пер. Рейдел. Гельмгольц: эпистемологические сочинения , 1977.
• Эвальд, Уильям Б., изд. От Канта до Гильберта: Справочник по основам математики , 2 тома. Оксфордский университет. Пресса, 1996.
  • 1876. «Происхождение и смысл 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: Altitude Publishing, 2005. ISBN 1-55439-006-0 . 
• Джексон, Майлс В. Гармоничные триады: физики, музыканты и производители инструментов в Германии девятнадцатого века (MIT Press, 2006).
• Каль, Рассел, изд. Уэслиан. Избранные произведения Германа фон Гельмгольца , Uni. Пресс., 1971.
• Кенигсбергер, Лев. Герман фон Гельмгольц в переводе 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 года. 
• Шульман, Сет. Телефонный гамбит : в погоне за секретом Александра Белла . Нью-Йорк: Norton & Company, 2008. ISBN 978-0-393-06206-9 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

• 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. Univ. Калифорния, Беркли 1994, ISBN 978-0-520-08334-9 . 
• Грегор Шиманн: Механизм Германа фон Гельмгольца: потеря уверенности. Исследование перехода от классической философии природы к современной . Дордрехт: Springer 2009, ISBN 978-1-4020-5629-1 . 
• Стивен Шапин , «теоретика (не совсем) Все» (обзор Дэвид Cahan , Гельмгольц: Жизнь в науке , Университет Чикаго Пресс, 2018, ISBN 978-0-226-48114-2 , 937 с.), The Нью-Йоркское обозрение книг , том. 66, нет. 15 (10 октября 2019 г.), стр. 29–31. 
• Франц Вернер: Герман Гельмгольц «Хайдельбергер Яре» (1858–1871) . (= Sonderveröffentlichungen des Stadtarchivs Heidelberg 8). Mit 52 Abbildungen. Берлин / Гейдельберг (Springer) 1997.

Внешние ссылки [ править ]

В Wikisource есть оригинальные работы, написанные Германом фон Гельмгольцем или о нем.

Викискладе есть медиафайлы по теме Германа фон Гельмгольца .

• " Герман фон Гельмгольц " (Некролог). Королевское общество (Великобритания). (1894). Труды Лондонского королевского общества. Лондон: Напечатано Тейлором и Фрэнсисом.
• « Герман фон Гельмгольц » Лео Кенигсбергера (Oxford: Clarendon press, 1906) из Интернет-архива
• Статья Лидии Паттон " Герман фон Гельмгольц ", Стэнфордская энциклопедия философии
• О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Герман фон Гельмгольц" , архив истории математики MacTutor , Сент-Эндрюсский университет.
• Маккендрик Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (Лондон: Анвин, 1899)
• Биография, библиография и доступ к цифровым источникам в виртуальной лаборатории в Институте Макса Планка по истории науки
• Бесплатные партитуры Германа фон Гельмгольца в рамках Международного проекта библиотеки музыкальных партитур (IMSLP) ( Die Lehre von den Tonempfindungen )
• Handbuch der Physiologischen Optik (1867 г.) - цифровое факсимиле из библиотеки Линды Холл
• Герман фон Гельмгольц на проекте « Математическая генеалогия»