كل ما يمكن للعلم تحقيقه هو معرفة كاملة وفهم كامل لعمل القوى الطبيعية والأخلاقية.
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz كان فيزيائياً وطبيباً ألمانياً قدم مساهمات كبيرة في عدة مجالات علمية. أكبر جمعية ألمانية لمؤسسات البحث، جمعية Helmholtz، سميت على اسمه.
في علم وظائف الأعضاء وعلم النفس، يُعرف بسبب رياضياته للعين، ونظرياته في الرؤية، وأفكاره حول الإدراك البصري للفضاء، وأبحاثه في رؤية الألوان، وحول إحساس النغمة، وإدراك الصوت، والتجريبية في فسيولوجيا الإدراك.
في الفيزياء، يُعرف بسبب نظرياته حول حفظ الطاقة، والعمل في الديناميكا الكهربائية، والديناميكا الحرارية الكيميائية، والأساس الميكانيكي للديناميكا الحرارية.
كفيلسوف، يُعرف بفلسفته للعلم، وأفكاره حول العلاقة بين قوانين الإدراك وقوانين الطبيعة، وعلم الجماليات، والأفكار حول القوة الحضارية للعلم.
السيرة الذاتية
السنوات الأولى
وُلد Helmholtz في Potsdam ابن مدير مدرسة Gymnasium المحلية، Ferdinand Helmholtz، الذي درس الفيلولوجيا الكلاسيكية والفلسفة، وكان صديقاً حميماً للناشر والفيلسوف Immanuel Hermann Fichte. تأثر عمل Helmholtz بفلسفة Johann Gottlieb Fichte و Immanuel Kant. حاول تتبع نظرياتهما في المسائل التجريبية مثل علم وظائف الأعضاء.
في شبابه، كان Helmholtz مهتماً بالعلوم الطبيعية، لكن والده أراده أن يدرس الطب. حصل Helmholtz على دكتوراه في الطب من Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-Institut في عام 1842 وأمضى فترة تدريب لمدة سنة واحدة في مستشفى Charité لأنه كان هناك دعم مالي لطلاب الطب.
تدرب بشكل أساسي في علم وظائف الأعضاء، كتب Helmholtz عن العديد من المواضيع الأخرى، تتراوح بين الفيزياء النظرية وعمر الأرض وأصل النظام الشمسي.
المناصب الجامعية
كان أول منصب أكاديمي لـ Helmholtz كمدرس للتشريح في أكاديمية الفنون ببرلين في عام 1848. ثم انتقل للحصول على منصب أستاذ مشارك في علم وظائف الأعضاء في جامعة Königsberg البروسية، حيث تم تعيينه في عام 1849. في عام 1855 قبل أستاذية كاملة في التشريح وعلم وظائف الأعضاء في جامعة Bonn. لم يكن سعيداً بشكل خاص في Bonn، مع ذلك، وبعد ثلاث سنوات انتقل إلى جامعة Heidelberg، في Baden، حيث عمل كأستاذ لعلم وظائف الأعضاء. في عام 1871 قبل منصبه الجامعي الأخير، كأستاذ للفيزياء في جامعة Humboldt في برلين.
البحث
الميكانيكا
كان أول إنجاز علمي مهم له، رسالة 1847 حول حفظ الطاقة، كُتبت في سياق دراساته الطبية وخلفيته الفلسفية. جاء عمله حول حفظ الطاقة أثناء دراسة عملية التمثيل الغذائي العضلي. حاول أن يثبت أن أي طاقة لا تُفقد في حركة العضلات، مدفوعاً بالإشارة إلى عدم وجود قوى حيوية ضرورية لتحريك عضلة. كان هذا رفضاً للتقليد الاستطلاعي للفلسفة الطبيعية Naturphilosophie التي كانت في ذلك الوقت نموذجاً فلسفياً سائداً في علم وظائف الأعضاء الألماني.
استناداً على الأعمال السابقة لـ Sadi Carnot و Benoît Paul Émile Clapeyron و James Prescott Joule، افترض علاقة بين الميكانيكا والحرارة والضوء والكهرباء والمغناطيسية بمعاملتها جميعاً كمظاهر لقوة واحدة، أو الطاقة بمصطلحات اليوم. نشر نظرياته في كتابه Über die Erhaltung der Kraft على حفظ القوة، 1847.
في الخمسينيات والستينيات من القرن التاسع عشر، بناءً على منشورات William Thomson، روج Helmholtz و William Rankine فكرة موت الحرارة للكون.
في ديناميكا الموائع، قدم Helmholtz عدة مساهمات، بما في ذلك نظريات Helmholtz لديناميكا الدوامات في السوائل غير اللزجة.
فسيولوجيا الحس
كان Helmholtz رائداً في الدراسة العلمية للرؤية والسمع البشرية. مستوحى من علم النفس الفيزيائي، كان مهتماً بالعلاقات بين المحفزات الفيزيائية القابلة للقياس وإدراكاتها الإنسانية المناظرة. على سبيل المثال، يمكن تغيير سعة موجة صوتية، مما يجعل الصوت يبدو أعلى أو أخفت، لكن خطوة خطية في سعة ضغط الصوت لا تؤدي إلى خطوة خطية في الصوت المدرك. يجب زيادة الصوت الفيزيائي بشكل أسي حتى تبدو الخطوات المتساوية خطية، وهي حقيقة تُستخدم في الأجهزة الإلكترونية الحالية للتحكم في مستوى الصوت. مهد Helmholtz الطريق في الدراسات التجريبية حول العلاقة بين الطاقة الفيزيائية والفيزياء وتقديرها في علم النفس، بالهدف في الاعتبار لتطوير "قوانين نفسفيزيائية".
كانت فسيولوجيا الحس عند Helmholtz هي أساس عمل Wilhelm Wundt، طالب Helmholtz، الذي يُعتبر أحد مؤسسي علم النفس التجريبي. بشكل أكثر وضوحاً من Helmholtz، وصف Wundt أبحاثه كشكل من أشكال الفلسفة التجريبية وكدراسة للعقل كشيء منفصل. كان Helmholtz، في رفضه المبكر للفلسفة الطبيعية، قد أكد على أهمية المادية، وركز أكثر على وحدة "العقل" والجسم.
البصريات العينية
في عام 1851، ثورة Helmholtz في مجال طب العيون باختراع منظار العين؛ أداة تُستخدم لفحص داخل العين البشرية. جعله هذا مشهوراً عالمياً بين عشية وضحاها. كانت اهتمامات Helmholtz في ذلك الوقت متركزة بشكل متزايد على فسيولوجيا الحواس. كان منشوره الرئيسي، بعنوان Handbuch der Physiologischen Optik دليل البصريات الفسيولوجية أو رسالة في البصريات الفسيولوجية، قدم نظريات تجريبية حول إدراك العمق ورؤية الألوان وإدراك الحركة، وأصبح العمل المرجعي الأساسي في مجاله خلال النصف الثاني من القرن التاسع عشر. في المجلد الثالث والأخير، المنشور عام 1867، وصف Helmholtz أهمية الاستدلالات اللاواعية للإدراك. تمت ترجمة Handbuch للإنجليزية لأول مرة تحت إشراف James P. C. Southall نيابة عن جمعية Optical Society of America في 1924–5. لم تُطعن نظريته في الإقامة حتى العقد الأخير من القرن العشرين.
استمر Helmholtz في العمل لعدة عقود على عدة طبعات من الدليل، محدثاً عمله بشكل متكرر بسبب خلافه مع Ewald Hering الذي كان يتبنى آراء معاكسة حول الرؤية المكانية ورؤية الألوان. قسم هذا الخلاف تخصص علم وظائف الأعضاء خلال النصف الثاني من القرن التاسع عشر.
فسيولوجيا الأعصاب
في عام 1849، أثناء وجوده في Königsberg، قاس Helmholtz السرعة التي يتم بها حمل الإشارة على طول ليف عصبي. في ذلك الوقت، اعتقد معظم الناس أن الإشارات العصبية تمر عبر الأعصاب بسرعة لا يمكن قياسها. استخدم العصب坐骨 الذي تم تشريحه حديثاً لضفدع والعضلة الربلية التي كانت متصلة به. استخدم مقياس الجلفانومتر كجهاز توقيت حساس، ومرآة مرفقة بالإبرة لعكس شعاع ضوء عبر الغرفة على مقياس يعطي حساسية أكبر بكثير. أفاد Helmholtz بسرعات النقل في نطاق 24.6 – 38.4 متر في الثانية.
الصوتيات والجماليات
في عام 1863، نشر Helmholtz كتاب الإحساسات بالنغمة، مما أظهر مرة أخرى اهتمامه بفيزياء الإدراك. أثر هذا الكتاب على الموسيقيين حتى القرن العشرين. اخترع Helmholtz رنان Helmholtz لتحديد الترددات المختلفة أو درجات مكونات الموجة الجيبية النقية للأصوات المعقدة التي تحتوي على نغمات متعددة.
أظهر Helmholtz أن تجميعات مختلفة من الرنانات يمكنها محاكاة أصوات حروف العلة: كان Alexander Graham Bell مهتماً بشكل خاص بهذا لكنه، لعدم تمكنه من قراءة اللغة الألمانية، ساء فهمه لرسوم Helmholtz البيانية بمعنى أن Helmholtz قد نقل ترددات متعددة عن طريق السلك - مما سيسمح بتعدد إشارات التلغراف - بينما في الواقع، تم استخدام الكهرباء فقط للحفاظ على الرنانات في الحركة. فشل Bell في إعادة إنتاج ما اعتقد أن Helmholtz قد فعله لكنه قال لاحقاً أنه، كان بإمكانه قراءة اللغة الألمانية، لما كان قد استمر في اختراع الهاتف على مبدأ التلغراف التوافقي.
كانت الترجمة بواسطة Alexander J. Ellis منشورة لأول مرة عام 1875، والطبعة الإنجليزية الأولى من الطبعة الألمانية الثالثة عام 1870؛ كانت الطبعة الإنجليزية الثانية من Ellis من الطبعة الألمانية الرابعة عام 1877 منشورة عام 1885؛ كانت الطبعات الإنجليزية الثالثة والرابعة من 1895 و 1912 إعادة طبع الثانية.
الكهرومغناطيسية
درس Helmholtz ظواهر التذبذبات الكهربائية من 1869 إلى 1871، وفي محاضرة ألقاها إلى Naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg جمعية التاريخ الطبيعي والطب في Heidelberg في 30 أبريل 1869، بعنوان على التذبذبات الكهربائية أشار إلى أن التذبذبات الكهربائية المخففة المدركة في ملف مقترن ببطارية Leyden كانت حوالي 1/50 من الثانية مدتها.
في عام 1871، انتقل Helmholtz من Heidelberg إلى برلين ليصبح أستاذاً للفيزياء. أصبح مهتماً بالكهرومغناطيسية، وسميت معادلة Helmholtz باسمه. على الرغم من أنه لم يقدم مساهمات كبيرة في هذا المجال، أصبح طالبه Heinrich Rudolf Hertz مشهوراً كأول من أظهر الإشعاع الكهرومغناطيسي. انتقد Oliver Heaviside نظرية Helmholtz الكهرومغناطيسية لأنها سمحت بوجود موجات طولية. بناءً على العمل على معادلات Maxwell، أعلن Heaviside أن الموجات الطولية لا يمكن أن توجد في فراغ أو وسط متجانس. لم يلاحظ Heaviside، مع ذلك، أن موجات كهرومغناطيسية طولية يمكن أن توجد عند حد أو في مساحة محصورة.
هناك حتى موضوع باسم "بصريات Helmholtz"، بناءً على معادلة Helmholtz.
الاقتباسات
من يسعى، في متابعة العلم، للحصول على الفائدة العملية الفورية قد يطمئن إلى أنه يسعى عبثاً. — الخطاب الأكاديمي Heidelberg 1862
الطلاب والزملاء
شمل الطلاب والزملاء البحثيون الآخرون لـ Helmholtz في برلين Max Planck و Heinrich Kayser و Eugen Goldstein و Wilhelm Wien و Arthur König و Henry Augustus Rowland و Albert A. Michelson و Wilhelm Wundt و Fernando Sanford و Michael I. Pupin. كتب Leo Koenigsberger، الذي كان زميله 1869–1871 في Heidelberg، السيرة الذاتية الحاسمة له في عام 1902.
الأوسمة والإرث
- في عام 1881، تم انتخاب Helmholtz زميل فخري في الكلية الملكية للجراحين في أيرلندا.
- في 10 نوفمبر 1881، تم منحه وسام Légion d'honneur: au grade de Commandeur، أو المستوى 3 – درجة عليا. رقم 2173.
- في عام 1883، تم تكريم أستاذنا Helmholtz من قبل الإمبراطور، وتم رفعه إلى النبلاء، أو Adel. كانت Adelung تعني أنه وعائلته يحملان الآن أسلوب: von Helmholtz. لم تكن الميزة نبوة أو لقباً، لكنها كانت وراثية وأضفت هالة اجتماعية معينة.
- تم منح Helmholtz عضوية فخرية في مؤسسة المهندسين وبناة السفن في اسكتلندا في عام 1884.
- أكبر جمعية ألمانية لمؤسسات البحث، جمعية Helmholtz، سميت على اسمه.
- تمت تسمية الكويكب 11573 Helmholtz وفوهة القمر Helmholtz وكذلك فوهة Helmholtz على المريخ على شرفه.
- في Charlottenburg، برلين، تمت تسمية الشارع Helmholtzstraße على اسم von Helmholtz.
الأعمال
- على حفظ القوة 1847 HathiTrust
- Helmholtz, Herman 1876. "على حدود القدرة البصرية للمجهر". المجلة الشهرية للمجهر. 16: 15–39. doi:10.1111/j.1365-2818.1876.tb05606.x.
- على حفظ القوة 1895 مقدمة لسلس
