Герман фон Гельмгольц - Hermann von Helmholtz
Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (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 .
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
Ранние годы
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 в 1842 году и прошел годичную стажировку в больнице Шарите (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 .
Должности университета
Первой академической должностью Гельмгольца был преподаватель анатомии в Академии художеств в Берлине в 1848 году. Затем он перешел на должность адъюнкт-профессора физиологии в Прусском университете Кенигсберга , куда он был назначен в 1849 году. В 1855 году он принял Профессор анатомии и физиологии Боннского университета . Однако в Бонне он не был особенно счастлив, и три года спустя он перешел в Гейдельбергский университет в Бадене , где работал профессором физиологии. В 1871 году он принял свою окончательную университетскую должность профессором физики в Университете Гумбольдта в Берлине.
Исследовать
Механика
Его первое важное научное достижение, трактат 1847 года о сохранении энергии , было написано в контексте его медицинских и философских исследований. Его работа по сохранению энергии 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).
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
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 ступени 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.
Офтальмологическая оптика
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 стала фундаментальной справочной работой в его области во второй половине девятнадцатый век. 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
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. 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 световой луч через комнату на шкале, которая давала гораздо большую чувствительность. Гельмгольц сообщил о скорости передачи данных в диапазоне 24,6 - 38,4 метра в секунду.
Акустика и эстетика
В 1863 году Гельмгольц опубликовал « Ощущения тона» , еще раз продемонстрировав свой интерес к физике восприятия. Эта книга оказала влияние на музыковедов ХХ века. Гельмгольц изобрел резонатор Гельмгольца для определения различных частот или высот чистых компонентов синусоидальной волны сложных звуков, содержащих несколько тонов .
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. Белл не смог 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 телеграфного принципа.
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).
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 продолжительность около 1/50 секунды.
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 большой вклад 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.
Котировки
Тот, кто в погоне за наукой ищет немедленной практической пользы, может быть уверен, что он ищет напрасно. - Академический дискурс (Гейдельберг, 1862 г.)
Студенты и сотрудники
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
- В 1873 году Гельмгольц был избран членом Американского философского общества .
- В 1881 году Гельмгольц был избран почетным членом в Королевском колледже хирургов в Ирландии .
- 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 Шотландии в 1884 году.
- Его именем названо крупнейшее немецкое объединение исследовательских институтов - Ассоциация Гельмгольца .
- В его честь были названы астероид 11573 Гельмгольц и лунный кратер Гельмгольц, а также кратер Гельмгольца на Марсе.
- В Шарлоттенбурге , Берлин , улица Гельмгольцштрассе названа в честь фон Гельмгольца.
Работает
- Über die Erhaltung der Kraft (на немецком языке). Лейпциг: Вильгельм Энгельманн. 1889 г.
- Vorlesungen über die elektromagnetische Theorie des Lichts (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1897 г.
- Vorlesungen über die Mathematischen Principien der Akustik (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1898 г.
- Vorlesungen über die Dynamik Discreter Massenpunkte (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1898 г.
- Dynamikcontinirlich verbreiteter Massen (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1902 г.
- Vorlesungen über die Theorie der Wärme (на немецком языке). Лейпциг: Иоганн Амброзиус Барт. 1903 г.
Переведенные работы
- О сохранении силы (1847) HathiTrust
- Lehre von den Tonempfindungen als Physiologische Grundlage für die Theorie der Musik (на французском языке). Пэрис: Массон. 1874 г.
- Гельмгольц, Герман (1876). «О пределах оптической емкости микроскопа» . Ежемесячный микроскопический журнал . 16 : 15–39. DOI : 10.1111 / j.1365-2818.1876.tb05606.x .
- Populäre wissenschaftliche Vorträge . Нью-Йорк: Эпплтон. 1885 г.
- 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)
Смотрите также
- Катушка Гельмгольца
- Список людей из Берлина
- Список вещей, названных в честь Германа фон Гельмгольца
- Неокантианство
- Теория цвета
использованная литература
Примечания
Цитаты
Источники
- 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 , переведенный 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
- 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
- " 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»