Бесплатная техническая библиотека

Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд. Биография ученого

Справочник / Биографии великих ученых

 Комментарии к статье

Герман Гельмгольц (1821-1894).

Герман Гельмгольц - один из величайших ученых XIX века. Физика, физиология, анатомия, психология, математика… В каждой из этих наук он сделал блестящие открытия, которые принесли ему мировую славу.

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц родился 31 августа 1821 года в семье потсдамского учителя гимназии. По желанию отца, в 1838 году Герман поступил в военно-медицинский институт Фридриха Вильгельма для изучения медицины. Под влиянием знаменитого физиолога Иоганна Мюллера, Гельмгольц посвятил себя изучению физиологии и по прослушании курса института защитил в 1842 году докторскую диссертацию, посвященную строению нервной системы. В этой работе двадцатидвухлетний врач впервые доказал существование целостных структурных элементов нервной ткани, получивших позднее название нейронов.

В том же году Герман назначается ординатором в больницу в Берлине. С 1843 года начался служебный путь Гельмгольца в качестве потсдамского военного врача. Жил он в казарме и вставал в пять часов утра по сигналу кавалерийской трубы. Но эскадронный хирург гусарского полка находил время и для занятий наукой. В 1845 году он прощается с военной службой и едет в Берлин для подготовки к государственным экзаменам на звание врача. Гельмгольц усердно занимается в домашней физической лаборатории Густава Магнуса.

А. Г. Столетов, чутко уловивший перелом в научном развитии Германии в сороковых годах, писал: "Домашняя лаборатория Магнуса - первый пример физической лаборатории - становится рассадником физиков-экспериментаторов". Впоследствии воспитанник этой лаборатории Гельмгольц становится преемником Магнуса и переносит лабораторию в здание Берлинского университета, где она превращается в мировой научный центр.

Другим учителем Гельмгольца в Берлине был Иоганн Мюллер. Много позднее 2 ноября 1871, на чествовании Гельмгольца по случаю его семидесятилетия он произнес речь, в которой охарактеризовал свой научный путь. Он указал, что под влиянием Иоганна Мюллера заинтересовался вопросом о загадочном существе жизненной силы. Размышляя над этой проблемой, Гельмгольц в последний год студенчества пришел к выводу, что теория жизненной силы "приписывает всякому живому телу свойства так называемого perpetuum mobile". Гельмгольц был знаком с проблемой вечного двигателя со школьных лет, а в студенческие годы "в свободные минуты… разыскивал и просматривал сочинения Даниила Бернулли, Даламбера и других математиков прошлого столетия". "Таким образом, я, - говорил Гельмгольц, - натолкнулся на вопрос: "Какое отношение должно существовать между различными силами природы, если принять, что perpetuum mobile вообще невозможен?" - и далее: "Выполняются ли в действительности все эти отношения?""

В журнале Мюллера Гельмгольц опубликовал в 1845 году работу "О расходовании вещества при действии мышц". В том же 1845 году молодые ученые, группировавшиеся вокруг Магнуса и Мюллера, образовали Берлинское физическое общество. В него вошел и Гельмгольц. С 1845 года общество, превратившееся в дальнейшем в Немецкое физическое общество, стало издавать первый реферативный журнал "Успехи физики".

Научное развитие Гельмгольца происходило, таким образом, в благоприятной обстановке возросшего интереса к естествознанию в Берлине. Уже в первом томе "Успехов физики, 1845", вышедшем в Берлине в 1847 году, был напечатан обзор, выполненный Гельмгольцем по теории физиологических тепловых явлений. 23 июля 1847 года он сделал на заседании Берлинского физического общества доклад "О сохранении силы". В том же году он был опубликован отдельной брошюрой.

Авторитеты в то время "были склонны отвергать справедливость закона; среди той ревностной борьбы, какую они вели с натурфилософией Гегеля, и моя работа была сочтена за фантастическое умствование…". Однако Гельмгольц не был одинок, его поддержала научная молодежь, и, прежде всего, будущий знаменитый физиолог Дюбуа Реймон и молодое Берлинское физическое общество.

Что же касается отношения его к работам предшественников Майера и Джоуля, то Гельмгольц неоднократно признавал приоритет Майера и Джоуля, подчеркивая, однако, что с работой Майера он не был знаком, а работы Джоуля знал недостаточно.

В отличие от своих предшественников он связывает закон с принципом невозможности вечного двигателя. Материю Гельмгольц рассматривает как пассивную и неподвижную. Для того чтобы описать изменения, происходящие в мире, ее надо наделить силами как притягательными, так и отталкивательными. "Явления природы, - говорит Гельмгольц, - должны быть сведены к движениям материи с неизменными движущими силами, которые зависят только от пространственных взаимоотношений".

Таким образом, мир, по Гельмгольцу, - это совокупность материальных точек, взаимодействующих друг с другом с центральными силами. Силы эти консервативны, и Гельмгольц во главу своего исследования ставит принцип сохранения живой силы. Принцип Майера "из ничего ничего не бывает" Гельмгольц заменяет более конкретным положением, что "невозможно при существовании любой произвольной комбинации тел получать непрерывно из ничего движущую силу".

Принцип сохранения живой силы в его формулировке гласит: "Если любое число подвижных материальных точек движется только под влиянием таких сил, которые зависят от взаимодействия точек друг на друга или которые направлены к неподвижным центрам, то сумма живых сил всех взятых вместе точек останется одна и та же во все моменты времени, в которые все точки получают те же самые относительные положения друг по отношению к другу и по отношению к существующим неподвижным центрам, каковы бы ни были их траектории и скорости в промежутках между соответствующими моментами".

Сформулировав этот принцип, Гельмгольц рассматривает его применения в различных частных случаях. Рассматривая электрические явления, Гельмгольц находит выражение энергии точечных зарядов и показывает физическое значение функции, названной Гауссом потенциалом. Далее он вычисляет энергию системы заряженных проводников и показывает, что при разряде лейденских банок выделяется теплота, эквивалентная запасенной электрической энергии. Он показал при этом, что разряд является колебательным процессом и электрические колебания "делаются все меньше и меньше, пока наконец живая сила не будет уничтожена суммой сопротивлений".

Затем Гельмгольц рассматривает гальванизм. Гельмгольц разбирает энергетические процессы в гальванических источниках, в термоэлектрических явлениях, положив начало будущей термодинамической теории этих явлений. Рассматривая магнетизм и электромагнетизм, Гельмгольц, в частности, дает свой известный вывод выражения электродвижущей силы индукции, исходя из исследований Неймана и опираясь на закон Ленца.

В своем сочинении Гельмгольц в отличие от Майера уделяет главное внимание физике и лишь очень бегло и сжато говорит о биологических явлениях. Тем не менее именно это сочинение открыло Гельмгольцу дорогу к кафедре физиологии и общей патологии медицинского факультета Кенигсбергского университета, где он в 1849 году получил должность экстраординарного профессора.

Эту должность Гельмгольц занимал до 1855 года, когда он перешел профессором анатомии и физиологии в Бонн. В 1858 году Гельмгольц становится профессором физиологии в Гейдельберге, где он много и успешно занимался физиологией зрения. Эти исследования существенно обогатили область знания и практическую медицину. Итогом этих исследований явилась знаменитая "Физиологическая оптика" Гельмгольца, первый выпуск которой вышел в 1856 году, второй - в 1860 году, а третий - в 1867 году.

Глаз - один из замечательнейших органов нашего тела. О его работе знали и раньше, сравнивали ее с работой фотографического аппарата. Но для полного выяснения даже только физической стороны зрения мало грубого сравнения с фотокамерой. Нужно решить ряд сложных задач из области не только физики, но и физиологии и даже психологии. Разрешать их приходилось на живом глазу, и Гельмгольц сумел сделать это. Он построил особый, изумительный по своей простоте аппарат (офтальмометр), который позволял измерять кривизну роговой оболочки задней и передней поверхности хрусталика. Так было изучено преломление лучей в глазу.

Мы видим предметы окрашенными в тот или иной цвет, наше зрение цветное. Что лежит в его основе? Изучение глаза показало, что сетчатка имеет три основных светоощущающих элемента: один из них сильнее всего раздражается красными лучами, другой - зелеными, третий - синими. Любой цвет вызывает более сильное раздражение одного из элементов и более слабое остальных. Комбинации раздражений создают всю ту игру цветов, которую мы видим вокруг себя.

Чтобы исследовать дно живого глаза, Гельмгольц изготовил особый прибор: глазное зеркало (офтальмоскоп). Этот прибор давно уже стал обязательным снаряжением каждого глазного врача.

Гельмгольц сделал очень много для изучения глаза и зрения: создал физиологическую оптику - науку о глазе и зрении.

Здесь же, в Гейдельберге, Гельмгольц проводил свои классические исследования по скорости распространения нервного возбуждения. Лягушки для препарирования много раз побывали на лабораторном столе ученого. Он изучал на них скорость распространения возбуждения по нерву. Нерв получал раздражение током, вызванное возбуждение достигало мышцы, и она сокращалась. Зная расстояния между этими двумя точками и разницу во времени, можно высчитать скорость распространения возбуждения по нерву. Она оказалась совсем небольшой, всего от 30 до 100 м/с.

Как будто совсем простой опыт. Он и выглядит простым теперь, когда Гельмгольц его разработал. А до него утверждали, что измерить эту скорость нельзя: она есть проявление таинственной "жизненной силы", не поддающейся измерениям.

Не меньше Гельмгольц сделал и для изучения слуха и уха (физиологическая акустика). В 1863 году вышла его книга "Учение о звуковых ощущениях как физиологическая основа акустики".

И здесь до исследований Гельмгольца многое, связанное со слухом, было изучено очень слабо. Знали, как возникает и распространяется звук, но очень мало было известно о тех воздействиях, которые оказывают звуки на способные колебаться предметы. Гельмгольц раньше всех занялся этим сложным явлением. Создав теорию резонанса, он создал затем на ее основе учение о слуховых ощущениях, о нашем голосе, о музыкальных инструментах. Изучая явления колебаний, Гельмгольц разработал и ряд вопросов, имеющих огромное значение для теории музыки, дал анализ причин музыкальной гармонии.

На примере Гельмгольца видно, какое огромное значение имеет широта кругозора ученого, богатство и разнообразие его знаний и интересов. Там же, в Гейдельберге, вышли его классические работы по гидродинамике и основаниям геометрии.

С марта 1871 года Гельмгольц становится профессором Берлинского университета. Он создает физический институт, в который приезжали работать физики всего мира.

С переездом в Берлин Гельмгольц посвящает себя исключительно физике, причем изучает ее наиболее сложные области: электродинамику, в которой, исходя из идей Фарадея, разрабатывает собственную теорию, затем гидродинамику и явления электролиза в связи с термохимией. Особенно замечательны его работы по гидродинамике, начатые еще в 1858 году, в которых Гельмгольц дает теорию вихревого движения и течения жидкости и в которых ему удается решить несколько весьма трудных математических задач. В 1882 году Гельмгольц формулирует теорию свободной энергии, в которой решает вопрос о том, какая часть полной молекулярной энергии некой системы может превратиться в работу. Эта теория имеет в термохимии то же значение, что принцип Карно в термодинамике.

В 1883 году император Вильгельм жалует Гельмгольцу дворянское звание. В 1884 году Гельмгольц публикует теорию аномальной дисперсии, а немного позже несколько важных работ по теоретической механике. К этому же времени относятся работы по метеорологии.

В 1888 году Гельмгольц назначается директором вновь учрежденного правительственного физико-технического института в Шарлотенбурге - Центра немецкой метрологии, в организации которого он принимал самое активное участие. В то же время ученый продолжает читать лекции теоретической физики в университете.

У Гельмгольца было много учеников; его лекции слушали тысячи студентов. Поработать в его лаборатории, поучиться искусству эксперимента приезжали многие молодые ученые. Его учениками могут считаться многие русские ученые - физиологи Е. Адамюк, Н. Бакст, Ф. Заварыкин, И. Сеченов, физики П. Лебедев, П. Зидов, Р. Колли, А. Соколов, Н. Шиддер.

К сожалению, не только радостные события ждали Гельмгольца в старости. Его сын Роберт, подававший большие надежды молодой физик безвременно скончался в 1889 году, оставив работу о лучеиспускании горящих газов.

Самые последние работы ученого, написанные в 1891-1892 годах, относятся к теоретической механике.

Умер Гельмгольц 8 сентября 1894 года.

Автор: Самин Д.К.

 Рекомендуем интересные статьи раздела Биографии великих ученых:

▪ Паскаль Блез. Биография

▪ Мечников Илья. Биография

▪ Флеминг Александр. Биография

Смотрите другие статьи раздела Биографии великих ученых.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Дофамин избавляет от страха 06.05.2025 Понимание того, как мозг учится справляться со страхом, имеет решающее значение для разработки новых методов лечения тревожных расстройств и посттравматического стрессового расстройства. До последнего времени оставалось неясным, какие именно механизмы активируют процесс угасания страха. Исследование, проведенное учеными Массачусетского технологического института, приблизило нас к разгадке: ключевую роль в этом играет дофамин - нейромедиатор, традиционно ассоциируемый с удовольствием и системой вознаграждения. Группа исследователей под руководством нейробиолога Микеле Пиньятелли ди Спинаццола обнаружила, что поток дофамина между определенными участками мозга может инициировать процесс забывания страха. Это открытие представляет особый интерес для изучения механизмов, лежащих в основе таких состояний, как генерализованная тревога и ПТСР. Вместе с коллегой Сянью Чжаном они продемонстрировали, что дофамин активирует особые нейроны, связанные с положительным подкреплением, что в свою очередь способствует угасанию страха. Научная работа базировалась на экспериментах с участием лабораторных мышей. В одном из ключевых этапов грызуны подвергались легким электрическим разрядам, вызывающим страх. Повторное помещение в ту же обстановку без болевого стимула приводило к активации другой группы нейронов, свидетельствовавшей о снижении страха. Ученые зафиксировали, что нейроны, экспрессирующие ген Rspo2, активны в момент запоминания пугающего опыта, тогда как клетки с геном Ppp1r1b вступают в работу, когда страх начинает исчезать. Центральным объектом исследования стала вентральная тегментальная область (VTA), которая отвечает за восприятие неожиданности и обучение. Ученые подтвердили, что нейроны VTA формируют связи с обоими типами клеток миндалины - структуры мозга, участвующей в обработке эмоций. Однако именно нейроны с геном Ppp1r1b получают больше дофаминовых сигналов и, что особенно важно, обладают большим количеством рецепторов к этому веществу. Это делает их более чувствительными к изменению активности дофаминовой системы. Применяя методы активации и отключения нейронных цепей, ученые смогли управлять процессом угасания страха у мышей. Когда они активировали поток дофамина из VTA в миндалину, реакция страха у животных ослабевала; при обратном вмешательстве - усиливалась. Таким образом, исследователи установили причинно-следственную связь между активностью дофаминовой системы и способностью мозга забывать страх. Интересно, что нарушение дофаминовых рецепторов в нейронах Rspo2 влияло на запоминание страха, тогда как вмешательство в работу рецепторов нейронов Ppp1r1b препятствовало избавлению от страха. Эти данные подтверждают двойственную роль дофамина: он необходим как для формирования пугающего опыта, так и для его последующего угасания - в зависимости от того, с какими нейронами он взаимодействует. Авторы подчеркивают, что описанная ими нейронная схема не является полной сетью, ответственной за угасание страха, но именно она запускает этот процесс. Осознание ее значимости дает возможность целенаправленно разрабатывать новые методы терапии, направленные на модуляцию дофаминовой активности, чтобы помогать людям справляться с патологическими страхами. Таким образом, дофамин, ранее воспринимаемый исключительно как нейромедиатор удовольствия, проявил себя как важный участник эмоционального обучения. Результаты исследования свидетельствуют, что забывание страха - это не пассивное угасание эмоций, а активный процесс, основанный на положительном подкреплении. Это открытие открывает перспективы для создания новых, более точечных подходов к лечению тревожных расстройств, делая шаг вперед в понимании работы человеческого мозга.

Другие интересные новости:

▪ Наручная видеокамера

▪ Беспроводное электричество

▪ Полимер меняет цвет при механическом воздействии

▪ Технология позиционирования в закрытых помещениях

▪ 2- и 4-гигабитные микросхемы флэш-памяти от TOSHIBA

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовая электроника. Подборка статей

▪ статья Я был, я мыслил, я прошел как дым. Крылатое выражение

▪ статья Чем питается бабочка? Подробный ответ

▪ статья Способы и средства обнаружения тайников. Шпионские штучки

▪ статья Установка солнечного горячего водоснабжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Источник питания с плавной инверсией выходного напряжения, 12-15/5 вольт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026