ГЕЛЬМГОЛЬЦ, ГЕРМАН ЛЮДВИГ ФЕРДИНАНД

ГЕЛЬМГОЛЬЦ, ГЕРМАН ЛЮДВИГ ФЕРДИНАНД (Helmholtz, Hermann Ludwig Ferdinand von) (1821–1894), немецкий физик, математик, физиолог и психолог. Родился в Потсдаме 31 августа 1821. В 1838 окончил гимназию. Несмотря на интерес к физике, не смог из-за недостатка средств поступить в университет. Подписав обязательство прослужить восемь лет военным хирургом, был принят в Военно-медицинский институт Фридриха Вильгельма в Берлине. В 1842 защитил диссертацию по физиологии, в 1843–1848 служил военным врачом в Потсдаме. Здесь он заинтересовался физиологией, которую преподавал известный физиолог И.Мюллер, близко сошелся с молодыми исследователями Э.Дюбуа-Реймоном и Э.Брюкке, увлеченными идеей преобразования физиологии как науки путем введения в нее методов физики и химии.

В 1845 Гельмгольц вступил в члены Берлинского физического общества. Начиная с этого времени он стал регулярно ездить в Берлин, где проводил эксперименты в лаборатории известного физика Г.Магнуса. В 1845–1846 сформировались основные идеи ученого, послужившие основной его знаменитой работы О сохранении силы (Über die Erhaltubg der Kraft). 23 июля 1847 Гельмгольц сделал доклад по этой теме в Физическом обществе. В нем он математически обосновал закон сохранения сил (на современном научном языке – энергии), показал его универсальность, ввел понятие потенциальной энергии (в его терминологии – силы напряжения), связал закон сохранения энергии с невозможностью построения вечного двигателя.

В 1848 Гельмгольца освобождают от военной службы, и он занимает должность экстраординарного профессора физиологии и общей патологии в университете Кёнигсберга. В 1855 он переходит в Боннский университет, в 1858 становится профессором физиологии в Гейдельберге. Все это время продолжаются его занятия физиологией. Он измеряет скорость распространения нервного импульса, изучает процесс мышечного сокращения. Гельмгольц становится первым человеком, увидевшим сетчатку глаза живого человека; для этого он использует специальное глазное зеркало – офтальмоскоп, изобретенное им в 1850. Его обширные исследования по физиологии зрения (теория аккомодации, цветового зрения и т.д.) были обобщены в классическом труде Руководство по физиологической оптике (Handbuch der physiologischen Optik, Bd. 1–3, 1856–1857). В1856 исследованием комбинационных тонов начались акустические работы Гельмгольца. Он построил модель уха, позволившую изучить характер воздействия звуковых волн на орган слуха, решил задачу т.н. органной трубы, разработал теорию восприятия и издавания звуков. Кроме того, он проводит важные исследования колебания струн и акустических резонаторов (резонаторов Гельмгольца), занимается гидродинамикой вихрей, разрабатывает принцип механического подобия, позволивший объяснить ряд метеорологических явлений и механизм образования морских волн.

В 1870 Гельмгольца пригласили в Берлин, где возглавляемая им кафедра и лаборатория стали неформальным центром физики в Германии. В 1888 он возглавил Физико-технической университет, где велись как прикладные, так и фундаментальные исследования. Под руководством Гельмгольца институт превратился в крупный научный центр, куда приезжали учиться молодые физики из многих стран, в том числе и из России.

В 1870–1880 Гельмгольц много занимался проблемами электродинамики, пытаясь найти критерии для выбора в пользу одной из существовавших тогда электродинамических теорий. Под его влиянием Г.Герц провел исследования, приведшие к обнаружению электромагнитных волн. Большую роль в развитии электромагнетизма сыграли и собственные опыты Гельмгольца, поставленные им еще в 1869. Обратив внимание на колебательный характер разряда лейденской банки, он показал, что аналогичные колебания возникают в индукционной катушке, соединенной с конденсатором (т.е. по существу создал колебательный контур, состоящий из индуктивности и емкости). В 1881 Гельмгольц выдвинул идею атомарной природы электричества, в 1882 сформулировал второе начало термодинамики в форме, позволяющей применять его к химическим процессам, ввел понятия свободной и связанной энергии.

Широкую известность получили учебники Гельмгольца: Лекции по электромагнитной теории света (Vorlesungen über die elektromagnetische Theorie des Licht, 1897); Лекции по теоретической физике (Vorlesungen über theoretische Physik, Bd. 1–6, 1897–1907).

Гельмгольц был членом Берлинской, Пражской, Петербургской АН, других научных обществ.

Умер Гельмгольц в Берлине 8 сентября 1894.