Hermann von Helmholtz

Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz, od 1883 von Helmholtz (ur. 31 sierpnia 1821 w Poczdamie; zm. 8 września 1894 w Charlottenburgu koło Berlina) – niemiecki fizjolog i fizyk. Jako uczony wniósł istotny wkład w rozwoju optyki, akustyki, termodynamiki i hydrodynamiki. (wyznanie ewangelickie)

Hermann von Helmholtz Źródło: Wikimedia Commons

Genealogia

• Ojciec: Ferdinand (1792–1859), profesor i wicedyrektor w gimnazjum w Poczdamie;
• Matka: Karoline (1797–1854), córka pruskiego kapitana Johanna Carla Ferdinanda Penne i Margarethe Johanny Moser (córka rzeźbiarza Georga Mosera);
• Brat: Otto Helmholtz (1834-1919), inżynier, dyrektor stalowni w Duisburgu;
• Żona: 1) od 1849 Olga z d. von Velten (1827–59), 2) od 1861 Anna z d. von Mohl (1834–99);
• Dzieci: syn i córka z 1 małżeństwa oraz 2 synów i córka z 2) małżeństwa.

Życiorys

Hermann Helmholtz urodził się 31 sierpnia 1821 w Poczdamie jako syn Augusta Ferdinanda Juliusa Helmholtza i Caroline Penne (1797–1854). Uczęszczał do gimnazjum Große Stadtschule (obecnie Hermann-von-Helmholtz-Gymnasium) w Poczdamie, gdzie jego ojciec był wicedyrektorem. Od jesieni 1838 roku studiował medycynę w Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelms-Institut (Pépinière). Jego nauczycielem na uniwersytecie w Berlinie był m.in. fizjolog i anatom Johannes Müller. Tam zetknął się z postępowym kręgiem skupionym wokół fizjologów Emila du Bois-Reymonda i Ernsta Wilhelma von Brücke, którzy przekształcili fizjologię z nauki dotychczas metafizycznej w ścisły kierunek naukowy. Poznał też anatoma Carla Ludwiga. Jako uczeń chemika i fizyka Gustava Magnusa przeprowadził pierwsze eksperymenty, co rozwinęło już wcześniejsze jego zamiłowanie do fizyki i matematyki.

Anatomiczno-fizjologiczna praca doktorska Helmholtza z 1842 roku przyniosła odkrycie wyjścia włókien nerwowych z komórek zwojowych siatkówki. Od 1843 roku służył w Poczdamie jako lekarz wojskowy, do czego był zobowiązany przez osiem lat po ukończeniu studiów. W 1846 roku został lekarzem królewskiego regimentu. W tym czasie napisał prace o gniciu i fermentacji, o zużyciu substancji w mięśniach, o fizjologicznych objawach ciepła. W rozprawie Über die Konstanz der Kraft (1847) i broszurze Über die Erhaltung der Kraft (1847) sformułował bardziej szczegółowo niż Julius Robert von Mayer w 1842 roku prawo zachowania energii, co w znacznym stopniu przyczyniło się do uznania tej początkowo bardzo kontrowersyjnej zasady. Przez zastosowanie zasady zachowania energii dla istot żywych sprzeciwił się witalizmowi, który przyjmował siłę witalną jako podstawową siłę. Jednak liczna rzesza fizyków i fizjologów była bardzo zachowawcza wobec nowej zasady lub ją wręcz odrzucała. Tylko berliński matematyk Carl Gustav Jacob Jacobi natychmiast docenił jej znaczenie dla wszystkich nauk przyrodniczych i sprzeciwiał się jej błędnej interpretacji. Duża część tych pism zawiera już program późniejszych prac, np. zastosowanie głównych zasad termodynamiki w galwanizmie w celu obliczenia siły elektromotorycznej pierwiastków elektrochemicznych lub prądów galwanicznych dzięki różnicy w koncentracji oraz do trzech głównych traktatów Thermodynamik chemischer Vorgänge (Termodynamika procesów chemicznych, 1882/83; Wissenschaftlich Abhandlungen III).

Dzięki wstawiennictwu Alexandra von Humboldta został zwolniony już w 1848 roku ze służby wojskowej i uczył anatomii w berlińskiej Akademii Sztuki. W 1849 roku Hermann Helmholtz został profesorem nadzwyczajnym fizjologii w Królewcu, gdzie w 1851 awansował na profesora zwyczajnego. Jednak ostry klimat Królewca nie służył jego chorej na gruźlicę żonie i ponownie dzięki pomocy Alexandra von Humboldta przeprowadził się w 1855 roku do Bonn, gdzie został profesorem anatomii i fizjologii. Od 1858 roku był profesorem fizjologii w Heidelbergu, gdzie w roku akademickim 1862/63 piastował stanowisko rektora. W Heidelbergu od 1858 do 1863 roku jego asystentem był Wilhelm Wundt. Wiosną 1871 roku został następcą zmarłego w 1870 roku Gustava Magnusa w Berlinie, gdyż w tym czasie bardziej zajmował się już fizyką niż fizjologią. W roku akademickim 1877/78 był rektorem uniwersytetu. W latach 1879–83 pracował u niego młody Heinrich Hertz, który w 1880 roku bronił u Helmholtza pracę doktorską. Razem z Wilhelmem Foersterem i Wernerem von Siemensem był w 1882 roku jednym z inicjatorów założenia Physikalisch-Technische Reichsanstalt w Charlottenburgu. Dzięki tej placówce doszło do standaryzacji pomiarów i wielu nowości w elektrotechnice. W 1888 roku Hermann Helmholtz został pierwszym jej prezydentem.

Hermann Helmholtz zmarł 8 września 1894 roku. Jego grób znajduje się na cmentarzu Wannsee (Abt. A.T.-52) w Berlinie-Wannsee. Projekt nagrobka wykonał rzeźbiarz Adolf von Hildebrand.

Badania

Prace naukowe Hermanna Helmholtza obejmują obszar fizjologii i fizyki. Szczególnie interesował się zmianami następującymi w podrażnionych mięśniach i nerwach oraz badaniem oczu i uszu. W 1851 roku wynalazł oftalmoskop (instrument do badania dna oka). W tym okresie intensywnie zajmował się badaniem zmysłów za pomocą przyrządów, które sam budował. Owocem tej działalności był podręcznik Handbuch der Physiologischen Optik (Podręcznik optyki fizjologicznej).

Aby zbadać podrażnione nerwy i mięśnie, zbudował stosowny galwanometr i wahadło do pomiaru krótkich czasów. Aby zmierzyć zarówno siłę, jak i czas trwania reakcji mięśni i nerwów, wynalazł miograf, który stał się tak ważny dla fizjologii. Eksperymenty te dały bardzo dziwny i nieoczekiwany wynik, a mianowicie, że pobudzenie nerwowe szerzy się w mierzalnym czasie. Dotychczas przypuszczano, że ta prędkość jest zbliżona do prędkości światła (300 000 kilometrów na sekundę). Helmholtz ustalił tę wartość na 30 metrów na sekundę, zarówno u żab, jak i u żywych ludzi.

W piśmie Ueber Fäulniß und Gährung (O gniciu i fermentacji, 1843) wyjaśnił, że gnicie nie jest czystym procesem chemicznym, lecz odgrywają w nim ważną rolę mikroorganizmy. Hermann Helmholtz cierpiał na katar sienny, co zaowocowało pismem Ueber das Heufieber (O katarze siennym, 1869). W czasie prowadzonych badań udało mu się wykryć na błonie śluzowej nosa drobne organizmy chorobotwórcze, które mogły być zwalczane chininą.

W 1863 roku opublikował książkę Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik (Teoria percepcji dźwięków jako fizjologiczna podstawa do teorii muzyki), w której kolejny raz zajął się problematyką postrzegania. Stworzył „podwójną syrenę”, aby wytwarzać wszystkie interwały od oktawy do harmonii, różnice fazowe i zmiany wysokości dźwięku. Stworzył rezonator, aby z wielkiej obfitości dźwięków wybrać tylko jeden. Za pomocą rezonatora możliwe jest ustalenie różnicy między prostymi tonami i dźwiękami oraz przy różnej ich kombinacji naśladowanie samogłosek (A, E, I, O, U).

Po przeniesieniu do Berlina, gdzie został profesorem fizyki, zainteresował się elektromagnetyzmem, a jego imieniem nazwano równanie Helmholtza.

Dzieła (wybór)

Literatura

Artykuł jest dostępny na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Na tych samych warunkach 4.0 Międzynarodowe.