Герман фон Гельмгольц и его наследие¶

Гельмгольц (Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц, 1821–1894) — немецкий физик, физиолог, психолог и врач, один из наиболее универсальных естествоиспытателей XIX века. Его работы охватывают термодинамику, электродинамику, акустику, оптику, физиологию зрения и слуха, а также основания психофизиологии. В честь учёного названы многочисленные физические величины, уравнения, теоремы и анатомические структуры, объединяемые общим термином «гельмгольцевские».

¶Биография

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц родился 31 августа 1821 года в Потсдаме в семье учителя гимназии. Окончил военно-медицинский институт в Берлине, после чего служил военным врачом. В 1849 году стал профессором физиологии в Кёнигсберге, затем преподавал в Бонне и Гейдельберге. С 1871 года возглавлял кафедру физики в Берлинском университете, а с 1888 года — Физико-технический институт (Physikalisch-Technische Reichsanstalt). Скончался 8 сентября 1894 года в Шарлоттенбурге.

¶Физика

В 1847 году в работе «О сохранении силы» Гельмгольц сформулировал закон сохранения энергии в общем виде, показав его универсальность для механических, тепловых, электрических и химических процессов. Это стало одним из фундаментальных достижений физики XIX века.

В термодинамике его именем названы свободная энергия Гельмгольца (энергия Гельмгольца, изохорно-изотермический потенциал) — термодинамический потенциал, определяемый как F = U − TS, где U — внутренняя энергия, T — температура, S — энтропия. Эта величина характеризует работу, которую система может совершить при постоянных объёме и температуре.

В гидродинамике известны вихревые теоремы Гельмгольца, описывающие поведение вихревых линий в идеальной жидкости: сохранение интенсивности вихря, «вмороженность» вихревых линий и постоянство их напряжённости во времени.

В электродинамике и теории поля фигурируют уравнение Гельмгольца (эллиптическое дифференциальное уравнение вида ∇²A + k²A = 0, получаемое из волнового уравнения для монохроматических процессов) и разложение Гельмгольца — представление векторного поля в виде суммы потенциальной (безвихревой) и соленоидальной (вихревой) составляющих.

¶Физиология и психология

Гельмгольц внёс определяющий вклад в физиологию органов чувств. Он измерил скорость распространения нервного импульса, разработал теорию аккомодации глаза (роль хрусталика), изобрёл офтальмоскоп (1851) для осмотра глазного дна. В области слуха развил резонансную теорию восприятия тонов.

В психологии известны теория бессознательных умозаключений Гельмгольца (восприятие как результат неосознаваемой переработки сенсорных данных) и его исследования ощущений. В его честь названы клетки Гельмгольца во внутреннем ухе и связка Гельмгольца (передняя часть барабанной перепонки).

¶Гельмгольцевские величины и понятия

¶Значение

Работы Гельмгольца заложили основы современной физиологии и ряда разделов физики. Его именем названы кратер на Луне, астероид, а также многочисленные научные премии и институты, в том числе Общество Гельмгольца — крупнейшее научно-исследовательское объединение Германии, носящее его имя.

¶Интересные факты

• Гельмгольц был одним из немногих учёных XIX века, получивших признание одновременно в физике, физиологии и психологии.
• Он первым измерил скорость нервного импульса у человека.
• Его труд «О сохранении силы» считается одним из ключевых в становлении термодинамики.
• Учёный оказал влияние на формирование научного мировоззрения многих исследователей, включая молодого Макса Планка.

¶Источники

• Гельмгольц Г. О сохранении силы. — М.; Л., 1934.
• Льоцци М. История физики. — М.: Мир, 1970.
• Кудрявцев П. С. Курс истории физики. — М.: Просвещение, 1982.
• Храмов Ю. А. Физики: Биографический справочник. — М.: Наука, 1983.