Hermann von Helmholtz - Hermann von Helmholtz

Hermann von Helmholtz
Hermann von Helmholtz.jpg
Urodzić się
Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz

( 1821-08-31 )31 sierpnia 1821 r
Zmarł 8 września 1894 (1894-09-08)(w wieku 73 lat)
Edukacja Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-Institut ( MD , 1842)
Znany z
Małżonka(e) Anna von Helmholtz
Nagrody
Kariera naukowa
Pola
Instytucje
Praca dyplomowa De fabrica systematis nervosi evertebratorum  (1842)
Doradca doktorski Johannes Peter Müller
Doktoranci
Inni ważni studenci
Wpływy
Pod wpływem Friedrich Albert Lange
Ludwig Wittgenstein
Polifoniczna syrena Helmholtza, Hunterian Museum, Glasgow

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (31 sierpnia 1821 – 8 września 1894) był niemieckim fizykiem i lekarzem, który wniósł znaczący wkład w kilka dziedzin naukowych. Jego imieniem nazwano największe niemieckie stowarzyszenie instytucji badawczych , Stowarzyszenie Helmholtza .

W fizjologii i psychologii znany jest z matematyki oka , teorii widzenia , pomysłów na wizualną percepcję przestrzeni, badań nad widzeniem kolorów oraz z wrażenia tonu, percepcji dźwięku i empiryzmu w fizjologii percepcji.

W fizyce znany jest ze swoich teorii dotyczących zachowania energii , prac z elektrodynamiki , termodynamiki chemicznej i mechanicznych podstaw termodynamiki .

Jako filozof znany jest ze swojej filozofii nauki , idei dotyczących relacji między prawami percepcji a prawami natury , nauki o estetyce oraz idei dotyczących cywilizacyjnej potęgi nauki.

Biografia

Wczesne lata

Helmholtz urodził się w Poczdamie jako syn miejscowego dyrektora gimnazjum Ferdynanda Helmholtza, który studiował filologię klasyczną i filozofię , a który był bliskim przyjacielem wydawcy i filozofa Immanuela Hermanna Fichte . Na twórczość Helmholtza wpłynęła filozofia Johanna Gottlieba Fichte i Immanuela Kanta . Próbował prześledzić ich teorie w kwestiach empirycznych, takich jak fizjologia .

Jako młody człowiek Helmholtz interesował się naukami przyrodniczymi, ale jego ojciec chciał, aby studiował medycynę. Helmholtz uzyskał stopień doktora medycyny w Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-Institut  [ de ] w 1842 r. i odbył roczny staż w szpitalu Charité (ponieważ istniała pomoc finansowa dla studentów medycyny).

Wykształcony głównie w fizjologii, Helmholtz pisał na wiele innych tematów, od fizyki teoretycznej, przez wiek Ziemi , po pochodzenie Układu Słonecznego .

Stanowiska uniwersyteckie

Pierwszym stanowiskiem akademickim Helmholtza był nauczyciel anatomii w Akademii Sztuk Pięknych w Berlinie w 1848 roku. Następnie przeniósł się na stanowisko profesora nadzwyczajnego fizjologii na Uniwersytecie Pruskim w Królewcu , gdzie został powołany w 1849 roku. W 1855 roku przyjął profesora anatomii i fizjologii na Uniwersytecie w Bonn . Nie był jednak szczególnie szczęśliwy w Bonn i trzy lata później przeniósł się na Uniwersytet w Heidelbergu w Baden , gdzie pełnił funkcję profesora fizjologii. W 1871 przyjął ostatnie stanowisko uniwersyteckie, jako profesor fizyki na Uniwersytecie Humboldta w Berlinie.

Badania

Helmholtza w 1848 r.

Mechanika

Jego pierwsze ważne osiągnięcie naukowe, traktat o zachowaniu energii z 1847 r. , powstał w kontekście jego studiów medycznych i zaplecza filozoficznego. Jego praca nad oszczędzaniem energii pojawiła się podczas badania metabolizmu mięśni . Próbował wykazać, że ruch mięśni nie traci energii, motywowany sugestią, że nie ma sił witalnych niezbędnych do poruszania mięśniem. Było to odrzucenie spekulatywnej tradycji Naturphilosophie, która w owym czasie była dominującym paradygmatem filozoficznym w fizjologii niemieckiej.

Opierając się na wcześniejszych pracach Sadi Carnot , Benoît Paul Émile Clapeyron i James Prescott Joule , postulował związek między mechaniką , ciepłem , światłem , elektrycznością i magnetyzmem , traktując je wszystkie jako przejawy jednej siły lub energii w dzisiejszej terminologii. Opublikował swoje teorie w swojej książce Über die Erhaltung der Kraft ( O zachowaniu siły , 1847).

W latach 50. i 60. XIX wieku, opierając się na publikacjach Williama Thomsona , Helmholtza i Williama Rankine'a, spopularyzowali ideę śmierci cieplnej wszechświata .

W dziedzinie dynamiki płynów Helmholtz wniósł kilka wkładów, w tym twierdzenia Helmholtza dotyczące dynamiki wirów w nielepkich płynach.

Fizjologia sensoryczna

Helmholtz był pionierem w badaniach naukowych nad ludzkim wzrokiem i słuchem. Zainspirowany psychofizyką interesował się związkami między mierzalnymi bodźcami fizycznymi a odpowiadającymi im ludzkimi percepcjami. Na przykład amplituda fali dźwiękowej może się zmieniać, powodując, że dźwięk wydaje się głośniejszy lub cichszy, ale liniowy skok amplitudy ciśnienia akustycznego nie skutkuje liniowym skokiem odbieranej głośności. Dźwięk fizyczny musi być zwiększany wykładniczo, aby równe kroki wydawały się liniowe, co jest stosowane w obecnych urządzeniach elektronicznych do kontrolowania głośności. Helmholtz utorował drogę w badaniach eksperymentalnych nad związkiem między energią fizyczną (fizyka) a jej uznaniem (psychologia), mając na uwadze opracowanie „praw psychofizycznych”.

Fizjologia sensoryczna Helmholtza była podstawą prac Wilhelma Wundta , ucznia Helmholtza, uważanego za jednego z twórców psychologii eksperymentalnej . Bardziej wyraźnie niż Helmholtz, Wundt opisał swoje badania jako formę filozofii empirycznej i jako badanie umysłu jako czegoś odrębnego. Helmholtz, w swoim wczesnym odrzuceniu Naturphilosophie , podkreślał znaczenie materializmu i skupiał się bardziej na jedności „umysłu” i ciała.

Optyka okulistyczna

W 1851 roku Helmholtz zrewolucjonizował dziedzinę okulistyki dzięki wynalezieniu oftalmoskopu ; instrument używany do badania wnętrza ludzkiego oka . To sprawiło, że z dnia na dzień stał się znany na całym świecie. Zainteresowania Helmholtza w tym czasie coraz bardziej skupiały się na fizjologii zmysłów. Jego główna publikacja, zatytułowana Handbuch der Physiologischen Optik ( Handbook of Physiological Optics or Treatise on Physiological Optics ), dostarczyła empirycznych teorii na temat percepcji głębi , widzenia kolorów i percepcji ruchu i stała się podstawowym punktem odniesienia w jego dziedzinie w drugiej połowie dziewiętnasty wiek. W trzecim i ostatnim tomie, opublikowanym w 1867 roku, Helmholtz opisał znaczenie nieświadomych wnioskowań dla percepcji. Podręcznik został po raz pierwszy w języku angielskim pod redakcją Jamesa PC Southall w imieniu Optical Society of America w 1924-5. Jego teoria akomodacji pozostawała niekwestionowana aż do ostatniej dekady XX wieku.

Helmholtz przez kilkadziesiąt lat pracował nad kilkoma wydaniami podręcznika, często aktualizując swoje prace z powodu sporu z Ewaldem Heringiem, który miał przeciwstawne poglądy na widzenie przestrzenne i barwne. Ten spór podzielił fizjologię w drugiej połowie XIX wieku.

Fizjologia nerwów

W 1849 roku, podczas pobytu w Królewcu, Helmholtz zmierzył prędkość, z jaką sygnał jest przenoszony przez włókno nerwowe. W tamtym czasie większość ludzi wierzyła, że ​​sygnały nerwowe przechodzą przez nerwy niezmiernie szybko. Użył niedawno wypreparowanego nerwu kulszowego żaby i mięśnia łydki, do którego się przyczepił. Użył galwanometru jako czułego urządzenia do pomiaru czasu, przymocowując lustro do igły, aby odbijać wiązkę światła w całym pomieszczeniu do skali, która dawała znacznie większą czułość. Helmholtz zgłosił prędkość transmisji w zakresie 24,6 – 38,4 metrów na sekundę.

Akustyka i estetyka

Rezonator Helmholtza ( i ) i oprzyrządowanie

W 1863 Helmholtz opublikował Sensations of Tone , po raz kolejny wykazując zainteresowanie fizyką percepcji. Ta książka wpłynęła na muzykologów w XX wieku. Helmholtz wynalazł rezonator Helmholtza, aby zidentyfikować różne częstotliwości lub wysokości czystych składowych sinusoidalnych złożonych dźwięków zawierających wiele tonów .

Helmholtz wykazał, że różne kombinacje rezonatora mogą naśladować dźwięki samogłoskowe : szczególnie Alexander Graham Bell był tym zainteresowany, ale nie będąc w stanie odczytać niemieckiego, błędnie zinterpretował diagramy Helmholtza, co oznaczało, że Helmholtz przekazał wiele częstotliwości przewodowo – co pozwoliłoby na multipleksowanie sygnały telegraficzne – podczas gdy w rzeczywistości energia elektryczna była używana tylko do utrzymywania ruchu rezonatorów. Bell nie zdołał odtworzyć tego, co, jak sądził, zrobił Helmholtz, ale później powiedział, że gdyby potrafił czytać po niemiecku, nie wynalazłby telefonu na zasadzie harmonicznej telegrafu .

Helmholtz w 1876 r.
(portret Franza von Lenbacha )

Tłumaczenie Aleksandra J. Ellisa zostało po raz pierwszy opublikowane w 1875 r. (pierwsze angielskie wydanie pochodziło z trzeciego niemieckiego wydania z 1870 r.; drugie angielskie wydanie Ellisa z czwartego niemieckiego wydania z 1877 r. zostało opublikowane w 1885 r.; trzecie i czwarte angielskie wydanie z 1895 r. i 1912 r. przedruki drugiego).

Elektromagnetyzm

Helmholtz badał zjawiska oscylacji elektrycznych w latach 1869-1871 i w wykładzie wygłoszonym dla Naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (Stowarzyszenie Historii Naturalnej i Medycyny w Heidelbergu) 30 kwietnia 1869 roku, zatytułowanym On Electrical Oscillations , wskazał, że dostrzegalne tłumienie elektryczne Oscylacje cewki połączonej ze słojem lejdeńskim trwały około 1/50 sekundy.

W 1871 Helmholtz przeniósł się z Heidelbergu do Berlina, aby zostać profesorem fizyki. Zainteresował się elektromagnetyzmem i nazwano go równaniem Helmholtza . Chociaż nie wniósł większego wkładu w tę dziedzinę, jego uczeń Heinrich Rudolf Hertz zasłynął jako pierwszy, który zademonstrował promieniowanie elektromagnetyczne . Oliver Heaviside skrytykował teorię elektromagnetyczną Helmholtza, ponieważ dopuszczała istnienie fal podłużnych . Opierając się na pracy nad równaniami Maxwella , Heaviside stwierdził, że fale podłużne nie mogą istnieć w próżni ani w jednorodnym ośrodku. Heaviside nie zauważył jednak, że podłużne fale elektromagnetyczne mogą istnieć na granicy lub w zamkniętej przestrzeni.

Cytaty

Kto w pogoni za nauką szuka natychmiastowej praktycznej użyteczności, może być pewny, że szuka na próżno. — Dyskurs akademicki (Heidelberg 1862)

Studenci i współpracownicy

Inni studenci i współpracownicy naukowi Helmholtza w Berlinie to Max Planck , Heinrich Kayser , Eugen Goldstein , Wilhelm Wien , Arthur König , Henry Augustus Rowland , Albert A. Michelson , Wilhelm Wundt , Fernando Sanford i Michael I. Pupin . Leo Koenigsberger , który był jego kolegą w latach 1869-1871 w Heidelbergu, napisał jego ostateczną biografię w 1902 roku.

Wyróżnienia i dziedzictwo

Pomnik Helmholtza przed Uniwersytetem Humboldta w Berlinie
Dekret przyznający Helmholtzowi (wymienione na pierwszej stronie) francuską Legię Honorową

Pracuje

  • Über die Erhaltung der Kraft (w języku niemieckim). Lipsk: Wilhelm Engelmann. 1889.
  • Vorlesungen über die elektromagnetische Theorie des Lichts (w języku niemieckim). Lipsk: Johann Ambrosius Barth. 1897.
  • Vorlesungen über die mathematischen Principien der Akustik (w języku niemieckim). Lipsk: Johann Ambrosius Barth. 1898.
  • Vorlesungen über die Dynamik discreter Massenpunkte (w języku niemieckim). Lipsk: Johann Ambrosius Barth. 1898.
  • Dynamik continuirlich verbreiteter Massen (w języku niemieckim). Lipsk: Johann Ambrosius Barth. 1902.
  • Vorlesungen über die Theorie der Wärme (w języku niemieckim). Lipsk: Johann Ambrosius Barth. 1903.

Tłumaczone prace

Zobacz też

Bibliografia

Uwagi

Cytaty

Źródła

  • Cahan, David Helmholtz: Życie w nauce. University of Chicago Press, 2018. ISBN  978-0-226-48114-2 .
  • Cohen, Robert i Wartofsky, Marks , wyd. i przeł. Reidela. Helmholtz: Pisma epistemologiczne , 1977.
  • Ewald, William B., wyd. Od Kanta do Hilberta: Książka źródłowa w podstawach matematyki , 2 tomy. Uniwersytet Oksfordzki. Prasa, 1996.
    • 1876. „Pochodzenie i znaczenie aksjomatów geometrycznych”, 663-88.
    • 1878. „Fakty w percepcji”, 698–726.
    • 1887. „Numerowanie i mierzenie z epistemologicznego punktu widzenia”, 727–52.
  • Wody gruntowe, Jennifer. Alexander Graham Bell: Duch wynalazczości . Calgary: Wysokość Publishing, 2005. ISBN  1-55439-006-0 .
  • Jackson, Myles W. Harmonious Triady: Fizycy, muzycy i twórcy instrumentów w XIX-wiecznych Niemczech (MIT Press, 2006).
  • Kahl, Russell, wyd. Wesleyan. Wybrane pisma Hermanna von Helmholtza , Uni. Press., 1971.
  • Koenigsberger, Lew. Hermann von Helmholtz , przekład Frances A. Welby (Dover, 1965)
  • MacKenzie, Katarzynie. Alexander Graham Bell . Whitefish, Montana: Kessinger Publishing, 2003. ISBN  978-0-7661-4385-2 . Źródło 29 lipca 2009 .
  • Szulman, Set. Gambit telefoniczny : w pogoni za sekretem Alexandra Bella . Nowy Jork: Norton & Company, 2008. ISBN  978-0-393-06206-9 .

Dalsza lektura

  • David Cahan: Helmholtz: Życie w nauce (University of Chicago, 2018). ISBN  978-0-226-48114-2
  • David Cahan (red.): Hermann von Helmholtz i podstawy nauki dziewiętnastowiecznej. Uniw. Kalifornia, Berkeley 1994, ISBN  978-0-520-08334-9 .
  • Gregor Schiemann: Mechanizm Hermanna von Helmholtza: utrata pewności. Studium przejścia od klasycznej do współczesnej filozofii przyrody . Dordrecht: Springer 2009, ISBN  978-1-4020-5629-1 .
  • Steven Shapin "teoretyk (nie całkiem) Everything" (przegląd David Cahan , Helmholtza: A Life in Science , University of Chicago Press, 2018, ISBN  978-0-226-48114-2 , 937 pp.), The New York Review of Books , tom. 66, nie. 15 (10 października 2019), s. 29–31.
  • Franz Werner: Hermann Helmholtz´ Heidelberger Jahre (1858–1871) . (= Sonderveröffentlichungen des Stadtarchivs Heidelberg 8). Mit 52 Abbildungen. Berlin / Heidelberg (Springer) 1997.

Zewnętrzne linki