Todo lo que la ciencia puede lograr es un conocimiento perfecto y una comprensión perfecta de la acción de las fuerzas naturales y morales.
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz fue un físico y médico alemán que hizo contribuciones significativas en varios campos científicos. La asociación alemana de instituciones de investigación más grande, la Asociación Helmholtz, lleva su nombre.
En fisiología y psicología, es conocido por sus matemáticas del ojo, teorías de la visión, ideas sobre la percepción visual del espacio, investigación de la visión del color, y sobre la sensación del tono, percepción del sonido, y empirismo en la fisiología de la percepción.
En física, es conocido por sus teorías sobre la conservación de la energía, trabajo en electrodinámíca, termodinámica química, y sobre una fundamentación mecánica de la termodinámica.
Como filósofo, es conocido por su filosofía de la ciencia, ideas sobre la relación entre las leyes de la percepción y las leyes de la naturaleza, la ciencia de la estética, e ideas sobre el poder civilizador de la ciencia.
Biografía
Primeros años
Helmholtz nació en Potsdam, hijo del director del Gymnasium local, Ferdinand Helmholtz, quien había estudiado filología clásica y filosofía, y quien era amigo cercano del editor y filósofo Immanuel Hermann Fichte. El trabajo de Helmholtz fue influenciado por la filosofía de Johann Gottlieb Fichte e Immanuel Kant. Intentó rastrear sus teorías en asuntos empíricos como la fisiología.
De joven, Helmholtz estaba interesado en la ciencia natural, pero su padre quería que estudiara medicina. Helmholtz obtuvo un doctorado en medicina en el Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-Institut en 1842 y realizó una pasantía de un año en el hospital Charité porque había apoyo financiero para estudiantes de medicina.
Entrenado principalmente en fisiología, Helmholtz escribió sobre muchos otros temas, que van desde la física teórica, a la edad de la Tierra, al origen del Sistema Solar.
Puestos universitarios
El primer puesto académico de Helmholtz fue como profesor de Anatomía en la Academia de Artes en Berlín en 1848. Luego se trasladó a un puesto de profesor asociado de fisiología en la Universidad Prusiana de Königsberg, donde fue nombrado en 1849. En 1855 aceptó una cátedra de anatomía y fisiología en la Universidad de Bonn. Sin embargo, no estaba particularmente feliz en Bonn, y tres años después se trasladó a la Universidad de Heidelberg, en Baden, donde sirvió como profesor de fisiología. En 1871 aceptó su puesto universitario final, como profesor de física en la Universidad Humboldt en Berlín.
Investigación
Mecánica
Su primer logro científico importante, un tratado de 1847 sobre la conservación de la energía, fue escrito en el contexto de sus estudios médicos y trasfondo filosófico. Su trabajo sobre la conservación de la energía surgió mientras estudiaba el metabolismo muscular. Intentó demostrar que no se pierde energía en el movimiento muscular, motivado por la implicación de que no había fuerzas vitales necesarias para mover un músculo. Esto fue un rechazo de la tradición especulativa de la Naturphilosophie que en ese momento era un paradigma filosófico dominante en la fisiología alemana.
Basándose en el trabajo anterior de Sadi Carnot, Benoît Paul Émile Clapeyron y James Prescott Joule, postuló una relación entre la mecánica, el calor, la luz, la electricidad y el magnetismo al tratarlos todos como manifestaciones de una sola fuerza, o energía en la terminología de hoy. Publicó sus teorías en su libro Über die Erhaltung der Kraft Sobre la Conservación de la Fuerza, 1847.
En los años 50 y 60, basándose en las publicaciones de William Thomson, Helmholtz y William Rankine popularizaron la idea de la muerte térmica del universo.
En dinámica de fluidos, Helmholtz hizo varias contribuciones, incluidos los teoremas de Helmholtz para la dinámica de vórtices en fluidos no viscosos.
Fisiología sensorial
Helmholtz fue un pionero en el estudio científico de la visión y audición humanas. Inspirado por la psicofísica, estaba interesado en las relaciones entre los estímulos físicos medibles y sus percepciones humanas correspondientes. Por ejemplo, la amplitud de una onda de sonido puede variar, haciendo que el sonido parezca más fuerte o más suave, pero un paso lineal en la amplitud de presión del sonido no resulta en un paso lineal en la sonoridad percibida. El sonido físico necesita aumentarse exponencialmente para que pasos iguales parezcan lineales, un hecho que se utiliza en los dispositivos electrónicos actuales para controlar el volumen. Helmholtz allanó el camino en estudios experimentales sobre la relación entre la energía física física y su apreciación psicología, con el objetivo en mente de desarrollar "leyes psicofísicas".
La fisiología sensorial de Helmholtz fue la base del trabajo de Wilhelm Wundt, estudiante de Helmholtz, quien es considerado uno de los fundadores de la psicología experimental. Más explícitamente que Helmholtz, Wundt describió su investigación como una forma de filosofía empírica y como un estudio de la mente como algo separado. Helmholtz había, en su temprana refutación de la Naturphilosophie, enfatizado la importancia del materialismo, y se enfocaba más en la unidad de "mente" y cuerpo.
Óptica oftálmica
En 1851, Helmholtz revolucionó el campo de la oftalmología con la invención del oftalmoscopio; un instrumento utilizado para examinar el interior del ojo humano. Esto lo hizo famoso en todo el mundo de la noche a la mañana. Los intereses de Helmholtz en ese momento estaban cada vez más enfocados en la fisiología de los sentidos. Su principal publicación, titulada Handbuch der Physiologischen Optik Manual de Óptica Fisiológica o Tratado de Óptica Fisiológica, proporcionó teorías empíricas sobre percepción de profundidad, visión del color, y percepción del movimiento, y se convirtió en la obra de referencia fundamental en su campo durante la segunda mitad del siglo diecinueve. En el tercer y último volumen, publicado en 1867, Helmholtz describió la importancia de las inferencias inconscientes para la percepción. El Handbuch fue traducido por primera vez al inglés bajo la dirección de James P. C. Southall en nombre de la Optical Society of America en 1924–5. Su teoría de la acomodación no fue cuestionada hasta la década final del siglo XX.
Helmholtz continuó trabajando durante varias décadas en varias ediciones del manual, actualizando frecuentemente su trabajo debido a su disputa con Ewald Hering quien sostenía puntos de vista opuestos sobre la visión espacial y del color. Esta disputa dividió la disciplina de la fisiología durante la segunda mitad de los años 1800.
Fisiología nerviosa
En 1849, mientras estaba en Königsberg, Helmholtz midió la velocidad a la cual la señal se transportaba a lo largo de una fibra nerviosa. En ese momento la mayoría de la gente creía que las señales nerviosas pasaban a lo largo de los nervios de manera inmensurablemente rápida. Utilizó un nervio ciático recientemente diseccionado de una rana y el músculo de la pantorrilla al que se adjuntaba. Utilizó un galvanómetro como dispositivo de tiempo sensible, adjuntando un espejo a la aguja para reflejar un rayo de luz a través de la habitación a una escala que proporcionaba mucha mayor sensibilidad. Helmholtz reportó velocidades de transmisión en el rango de 24.6 – 38.4 metros por segundo.
Acústica y estética
En 1863, Helmholtz publicó Sensaciones de Tono, una vez más demostrando su interés en la física de la percepción. Este libro influyó en musicólogos hasta el siglo veinte. Helmholtz inventó el resonador Helmholtz para identificar las varias frecuencias o tonos de los componentes puros de onda sinusoidal de sonidos complejos que contienen múltiples tonos.
Helmholtz demostró que diferentes combinaciones de resonador podrían imitar sonidos de vocales: Alexander Graham Bell en particular estaba interesado en esto, pero, no siendo capaz de leer alemán, malinterpretó los diagramas de Helmholtz como significando que Helmholtz había transmitido múltiples frecuencias por cable—lo que permitiría multiplexación de señales telegráficas—mientras que, en realidad, la potencia eléctrica se utilizaba solo para mantener los resonadores en movimiento. Bell no logró reproducir lo que pensaba que Helmholtz había hecho pero más tarde dijo que, de haber sido capaz de leer alemán, no habría continuado para inventar el teléfono basado en el principio del telegrafía armónica.
La traducción por Alexander J. Ellis fue publicada por primera vez en 1875 la primera edición en inglés fue de la tercera edición alemana de 1870; la segunda edición en inglés de Ellis de la cuarta edición alemana de 1877 fue publicada en 1885; las ediciones en inglés tercera y cuarta de 1895 y 1912 fueron reimpresiones de la segunda.
Electromagnetismo
Helmholtz estudió el fenómeno de las oscilaciones eléctricas de 1869 a 1871, y en una conferencia impartida a la Naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg Asociación de Historia Natural y Medicina de Heidelberg el 30 de abril de 1869, titulada Sobre Oscilaciones Eléctricas indicó que las oscilaciones eléctricas amortiguadas perceptibles en una bobina unida a un frasco de Leyden duraban aproximadamente 1/50 de segundo.
En 1871, Helmholtz se trasladó de Heidelberg a Berlín para convertirse en profesor de física. Se interesó en el electromagnetismo, y la ecuación de Helmholtz lleva su nombre. Aunque no hizo contribuciones importantes a este campo, su estudiante Heinrich Rudolf Hertz se hizo famoso como el primero en demostrar la radiación electromagnética. Oliver Heaviside criticó la teoría electromagnética de Helmholtz porque permitía la existencia de ondas longitudinales. Basándose en el trabajo de las ecuaciones de Maxwell, Heaviside pronunció que las ondas longitudinales no podrían existir en un vacío o un medio homogéneo. Sin embargo, Heaviside no notó que las ondas electromagnéticas longitudinales pueden existir en un límite o en un espacio cerrado.
Incluso existe un tema con el nombre de "óptica Helmholtz", basado en la ecuación de Helmholtz.
Citas
Quienquiera que, en la búsqueda de la ciencia, busque la utilidad práctica inmediata puede estar seguro de que busca en vano. — Discurso Académico Heidelberg 1862
Estudiantes y asociados
Otros estudiantes y asociados de investigación de Helmholtz en Berlín incluyeron a Max Planck, Heinrich Kayser, Eugen Goldstein, Wilhelm Wien, Arthur König, Henry Augustus Rowland, Albert A. Michelson, Wilhelm Wundt, Fernando Sanford y Michael I. Pupin. Leo Koenigsberger, quien fue su colega 1869–1871 en Heidelberg, escribió la biografía definitiva de él en 1902.
Honores y legado
- En 1881, Helmholtz fue elegido Miembro Honorario del Royal College of Surgeons in Ireland.
- El 10 de noviembre de 1881, le fue otorgada la Légion d'honneur: au grade de Commandeur, o Nivel 3 – un grado superior. Nº 2173.
- En 1883, el Profesor Helmholtz fue honrado por el Emperador, siendo elevado a la nobleza, o Adel. El Adelung significaba que él y su familia ahora eran considerados: von Helmholtz. La distinción no era una nobleza o título, pero era hereditaria y confirió un cierto prestigio social.
- Helmholtz fue condecorado con la Membresía Honoraria de la Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland en 1884.
- La asociación alemana de instituciones de investigación más grande, la Asociación Helmholtz, lleva su nombre.
- El asteroide 11573 Helmholtz y el cráter lunar Helmholtz así como el cráter Helmholtz en Marte fueron nombrados en su honor.
- En Charlottenburg, Berlín, la calle Helmholtzstraße lleva el nombre de von Helmholtz.
Obras
- Sobre la Conservación de la Fuerza 1847 HathiTrust
- Helmholtz, Herman 1876. "Sobre los Límites de la Capacidad Óptica del Microscopio". Monthly Microscopical Journal. 16: 15–39. doi:10.1111/j.1365-2818.1876.tb05606.x.
- Sobre la Conservación de la Fuerza 1895 Introducción a una Serie de Conferencias Impartidas en Carlsruhe en el Invierno de 1862–1863, traducción al inglés
- Sobre las Sensaciones del Tono como Base Fisiológica para la Teoría de la Música descargable de la California Digital Library Tercera Edición de la Traducción al Inglés, basada en la Cuarta Edición Alemana de 1877, Por Hermann von Helmholtz, Alexander John Ellis, Publicado por Longmans, Green, 1895, 576 páginas
- Sobre las Sensaciones del Tono como Base Fisiológica para la Teoría de la Música descargable de Google Books Cuarta Edición, Por Hermann von Helmholtz, Alexander John Ellis, Publicado por Longmans, Green, 1912, 575 páginas
- Tratado de Óptica Fisiológica 1910 tres volúmenes. Traducción al inglés por Optical Society of America 1924–25.
- Conferencias populares sobre temas científicos 1885
- Conferencias populares sobre temas científicos segunda serie 1908
