赫尔曼·亥姆霍兹。一位科学家的传记

亥姆霍兹·赫尔曼·路德维希·斐迪南。一位科学家的传记

伟大科学家的传记

赫尔曼·亥姆霍兹 （1821 1894）。

赫尔曼·亥姆霍兹是 XNUMX 世纪最伟大的科学家之一。物理学、生理学、解剖学、心理学、数学……在这些学科中，他都做出了杰出的发现，使他享誉全球。

赫尔曼·路德维希·费迪南德·赫尔姆霍兹于 31 年 1821 月 1838 日出生在波茨坦的一名体育教师家庭。 1842年，在父亲的要求下，赫尔曼进入弗里德里希威廉军事医学院学习医学。在著名生理学家约翰·穆勒的影响下，亥姆霍兹投身于生理学研究，并在完成研究所课程后，于 XNUMX 年为他关于神经系统结构的博士论文答辩。在这项工作中，这位 XNUMX 岁的医生首次证明了神经组织（后来称为神经元）的完整结构元素的存在。

同年，赫尔曼被任命为柏林一家医院的实习生。自 1843 年以来，亥姆霍兹开始了他的波茨坦军医生涯。他住在军营里，早上五点钟就在骑兵号角的信号下起床。但骠骑兵团的中队外科医生也抽出时间进行科学研究。 1845年，他告别兵役，前往柏林准备国家考试博士职称。 Helmholtz 在 Gustav Magnus 的家庭物理实验室里努力工作。

A. G. Stoletov 敏锐地抓住了四十年代德国科学发展的转折点，他写道：“马格努斯的家庭实验室——物理实验室的第一个例子——正在成为实验物理学家的温床。” 随后，这个实验室的学生亥姆霍兹成为马格努斯的继任者，并将实验室转移到柏林大学的大楼，在那里它变成了世界科学中心。

柏林亥姆霍兹的另一位老师是约翰·穆勒。很久以后的 2 年 1871 月 XNUMX 日，在庆祝亥姆霍兹七十岁生日之际，他发表了演讲，描述了他的科学道路。他表示，在约翰·穆勒的影响下，他对生命力的神秘存在问题产生了兴趣。思考这个问题，亥姆霍兹在他作为学生的最后一年得出结论，生命力理论“赋予每个生命体所谓的永动机的特性”。亥姆霍兹从学生时代就熟悉永动机问题，在学生时代“在他的空闲时间......他搜索并浏览了丹尼尔伯努利、达朗贝尔和上世纪其他数学家的作品”。 “因此，”赫尔姆霍兹说，“我遇到了这样一个问题：‘如果假定永动机根本不可能，那么各种自然力之间必须存在什么关系？’进一步说：‘所有这些关系真的成立吗？ '"

1845 年，亥姆霍兹在穆勒的杂志上发表了著作《论肌肉作用下的物质消耗》。同年 1845 年，围绕马格努斯和穆勒的年轻科学家成立了柏林物理学会。亥姆霍兹也进入了它。自 1845 年起，该学会（后来成为德国物理学会）开始出版第一本抽象期刊《Uspekhi fiziki》。

因此，亥姆霍兹的科学发展发生在柏林对自然科学兴趣增加的有利环境中。 1845 年在柏林出版的 1847 年 Uspekhi Fiziki 的第一卷已经发表了亥姆霍兹对生理热现象理论的评论。 23年1847月XNUMX日，他在柏林物理学会的一次会议上作了《论力守恒》的报告。同年，它作为单独的小册子出版。

当时的当局“倾向于拒绝法律的正义性；在他们与黑格尔的自然哲学进行的激烈斗争中，我的作品也被认为是梦幻般的哲学……”。然而，亥姆霍兹并不孤单，他得到了年轻科学家的支持，尤其是未来著名的生理学家杜布瓦·雷蒙德和年轻的柏林物理学会。

至于他对梅耶和焦耳前辈工作的态度，亥姆霍兹反复承认梅耶和焦耳的优先性，但强调他对梅耶和焦耳的工作并不熟悉，对焦耳的工作了解不够。

与他的前辈不同，他将法律与永动机不可能的原理联系起来。亥姆霍兹认为物质是被动的和静止的。为了描述世界正在发生的变化，它必须具有吸引力和排斥力。 “自然现象，”赫尔姆霍兹说，“应该简化为具有不变驱动力的物质运动，这些运动只取决于空间关系。”

因此，按照亥姆霍兹的说法，世界是一个物质点的集合，这些物质点通过中心力相互作用。这些力量是保守的，亥姆霍兹将人力守恒定律放在他研究的首位。迈耶的原则“无从无到有”，亥姆霍兹用更具体的规定代替了“鉴于任意物体组合的存在，不可能不断地从无中获得驱动力”。

生命力守恒定律在其表述中写道：“如果任意数量的运动质点仅在依赖于点之间相互作用或指向固定中心的力的影响下移动，则所有点加在一起的生命力在所有时刻都保持不变对应的时刻之间。

在制定了这一原则后，亥姆霍兹考虑了它在各种特殊情况下的应用。考虑到电现象，亥姆霍兹找到了点电荷能量的表达式，并显示了称为高斯势的函数的物理意义。此外，他计算了带电导体系统的能量，并表明当莱顿罐放电时，释放的热量与储存的电能相等。他同时表明，放电是一个振荡过程，电振荡“变得越来越小，直到最后生命力被电阻的总和摧毁”。

然后亥姆霍兹考虑了电化。亥姆霍兹分析了电流源和热电现象中的能量过程，为这些现象的未来热力学理论奠定了基础。考虑到磁性和电磁学，亥姆霍兹特别根据诺依曼的研究和楞次定律，给出了他著名的感应电动势表达式的推导。

在他的作品中，与迈耶不同，亥姆霍兹专注于物理学，并且只非常简短地谈论生物现象。然而，正是这项工作为亥姆霍兹开辟了进入柯尼斯堡大学医学院生理学和普通病理学系的道路，并于 1849 年在那里获得了杰出教授的职位。

Helmholtz 一直担任这个职位，直到 1855 年他搬到波恩担任解剖学和生理学教授。 1858 年，亥姆霍兹成为海德堡的生理学教授，在那里他广泛并成功地研究了视觉生理学。这些研究极大地丰富了知识和实用医学领域。这些研究的成果是赫尔姆霍兹著名的《生理光学》，第一期出版于 1856 年，第二期出版于 1860 年，第三期出版于 1867 年。

眼睛是我们身体最显着的器官之一。他们以前知道他的作品，将其与摄影器材的作品进行比较。但对于视觉的物理方面的完整说明，与相机进行粗略比较是不够的。有必要从物理学、生理学甚至心理学领域解决一些复杂的问题。他们必须用活眼来解决，而亥姆霍兹设法做到了。他制造了一种特殊的仪器，它的简单性令人惊叹（眼计），这使得测量晶状体前后表面的角膜曲率成为可能。因此，研究了眼睛中光线的折射。

我们看到以一种或另一种颜色绘制的物体，我们的视觉是彩色的。它的核心是什么？对眼睛的研究表明，视网膜具有三种主要的感光元素：一种最受红色光线的刺激，另一种最受绿色光线的刺激，第三种最受蓝色光线的刺激。任何颜色都会对其中一种元素产生更强的刺激，而对另一种元素产生更弱的刺激。刺激的组合创造了我们周围看到的所有色彩。

为了探索活眼的底部，亥姆霍兹制造了一种特殊的装置：眼镜（检眼镜）。该设备长期以来一直是每位眼科医生的必备设备。

亥姆霍兹在研究眼睛和视觉方面做了很多工作：他创造了生理光学——眼睛和视觉的科学。

在这里，在海德堡，亥姆霍兹对神经兴奋的传播速度进行了他的经典研究。用于解剖的青蛙多次出现在科学家的实验室桌上。他研究了它们沿神经的兴奋传播速度。神经受到电流的刺激，由此产生的兴奋到达肌肉，并收缩。知道这两点之间的距离和时间差，就可以计算出兴奋沿神经传播的速度。结果证明它很小，只有 30 到 100 m/s。

似乎是一个非常简单的体验。现在看起来很简单，Helmholtz 设计了它。而在他之前，有人认为这个速度是无法测量的：它是一种无法测量的神秘“生命力”的体现。

亥姆霍兹对听力和耳朵（生理声学）的研究也做得不少。 1863年，他的著作《声学生理学基础的声音感觉教学》出版。

在这里，在亥姆霍兹的研究之前，与听力有关的很多研究都非常少。他们知道声音是如何产生和传播的，但对声音对振动物体的影响知之甚少。亥姆霍兹是第一个解决这一复杂现象的人。在创建了共振理论之后，他在此基础上创建了听觉、我们的声音和乐器的学说。在研究振动现象的同时，亥姆霍兹还提出了一些对音乐理论具有重要意义的问题，并对音乐和声的成因进行了分析。

亥姆霍兹的例子表明了科学家视野的广度、知识和兴趣的丰富性和多样性的重要性。在同一地点，在海德堡，他出版了关于流体动力学和几何基础的经典著作。

从 1871 年 XNUMX 月起，亥姆霍兹成为柏林大学的教授。他创建了一个物理研究所，来自世界各地的物理学家来到这里工作。

搬到柏林后，亥姆霍兹专心致志于物理学，并研究其最复杂的领域：电动力学，在此基础上，他根据法拉第的思想发展了自己的理论，然后发展了与热化学相关的流体动力学和电解现象。特别值得注意的是他的流体动力学著作，早在 1858 年就开始了，其中亥姆霍兹提出了涡旋运动和流体流动的理论，并设法解决了几个非常困难的数学问题。 1882 年，亥姆霍兹制定了自由能理论，在该理论中他决定了系统的总分子能中有多少可以转化为功。该理论在热化学中的含义与热力学中的卡诺原理相同。

1883年，威廉皇帝授予亥姆霍兹贵族头衔。 1884 年，亥姆霍兹发表了反常色散理论，不久之后，发表了几部关于理论力学的重要著作。气象方面的著作属于同一时期。

1888 年，亥姆霍兹被任命为夏洛滕堡新成立的政府物理与技术研究所（德国计量中心）的主任，他积极参与了该组织的组织工作。与此同时，这位科学家继续在大学讲授理论物理学。

亥姆霍兹有很多学生。成千上万的学生听了他的课。许多年轻的科学家来到他的实验室工作，学习实验的艺术。许多俄罗斯科学家可以被认为是他的学生——生理学家 E. Adamyuk、N. Bakst、F. Zavarykin、I. Sechenov、物理学家 P. Lebedev、P. Zidov、R. Kolli、A. Sokolov、N. Shidder。

不幸的是，在晚年等待亥姆霍兹的不仅有喜事。他的儿子罗伯特是一位很有前途的年轻物理学家，于 1889 年英年早逝，留下了研究燃烧气体辐射的工作。

这位科学家于 1891-1892 年撰写的最新著作与理论力学有关。

亥姆霍兹于 8 年 1894 月 XNUMX 日去世。

作者：萨明 D.K.

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