科学が達成できるすべてのことは、自然力と道徳力の作用に関する完全な知識と完全な理解である。
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtzはドイツの物理学者であり医師であり、複数の科学分野で重大な貢献を果たした。ドイツ最大の研究機関協会であるHelmholtz Associationは彼の名前にちなんで名付けられている。
生理学と心理学において、彼は眼の数学、視覚理論、視空間知覚のアイデア、色覚研究、および音の感覚、音知覚、および知覚の生理学における経験主義で知られている。
物理学において、彼はエネルギー保存理論、電気力学の研究、化学熱力学、および熱力学の機械的基礎で知られている。
哲学者として、彼は科学哲学、知覚の法則と自然の法則との関係に関するアイデア、美学の科学、および科学の文明化力に関するアイデアで知られている。
伝記
初期の年
Helmholtzはポツダムで生まれ、古典文献学と哲学を学んだ地元のGymnasium校長Ferdinand Helmholtzの息子であり、彼は出版社で哲学者であるImmanuel Hermann Fichteの親友であった。Helmholtzの仕事はJohann Gottlieb FichteおよびImmanuel Kantの哲学に影響を受けた。彼は生理学のような経験的事項においてそれらの理論を追跡しようとした。
若い頃、Helmholtzは自然科学に興味を持っていたが、彼の父は医学を勉強することを望んでいた。Helmholtzは1842年にMedicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-Institutで医学博士号を取得し、医学生に対する財政的支援があったため、Charité病院で1年の研修生としての職務を果たした。
主に生理学で訓練されたHelmholtzは、理論物理学から地球の年齢、太陽系の起源に至るまで、多くの他のトピックについて書いた。
大学での職務
Helmholtzの最初の学術的職務は、1848年にベルリン芸術アカデミーで解剖学の教師であった。その後、1849年に任命されたプロイセンのKönigsbergの大学で生理学の準教授の職務に移った。1855年、彼はボン大学で解剖学と生理学の正教授職を受け入れた。しかし、彼はボンで特に幸せではなく、3年後にバーデンのHeidelberg大学に移り、そこで生理学の教授として務めた。1871年、彼はベルリンのHumboldt大学で物理学の教授として最終的な大学の職務を受け入れた。
研究
力学
彼の最初の重要な科学的成果は、エネルギー保存に関する1847年の論文であり、彼の医学研究と哲学的背景の文脈で書かれた。エネルギー保存に関する彼の仕事は筋肉代謝を研究している間に生じた。彼は筋肉の動きに必要な生命力がないことを暗示する動機付けによって、筋肉の動きでエネルギーが失われないことを実証しようとした。これはドイツの生理学で当時支配的な哲学的パラダイムであったNaturphilosophieの投機的な伝統の拒否であった。
Sadi Carnot、Benoît Paul Émile ClapeyronおよびJames Prescott Jouleの以前の仕事に基づいて、彼は力学、熱、光、電気および磁気の間の関係を推測し、それらすべてを単一の力、または今日の用語ではエネルギーの表現として扱った。彼は1847年にÜber die Erhaltung der Kraft「力の保存について」という本で彼の理論を発表した。
1850年代と60年代に、William Thomsonの出版物に基づいて、HelmholtzおよびWilliam Rankineは宇宙の熱死のアイデアを普及させた。
流体力学において、Helmholtzは非粘性流体の渦ダイナミクスのHelmholtzの定理を含むいくつかの貢献を行った。
感覚生理学
Helmholtzは人間の視覚と聴覚の科学的研究のパイオニアであった。心理物理学に触発されて、彼は測定可能な物理的刺激と対応する人間の知覚との関係に興味を持っていた。たとえば、音波の振幅を変化させることができ、音がより大きくまたはより静かに見えるが、音圧振幅の線形ステップは認識される音量の線形ステップをもたらさない。物理的な音は、等しいステップが線形に見えるために指数関数的に増加させる必要があり、これは現在の電子装置で音量を制御するために使用される事実である。Helmholtzは「心理物理的法則」を開発することを目的として、物理的エネルギー物理学とその感謝心理学の関係に関する実験研究において道を開いた。
HelmholtzのSensory生理学は、実験心理学の創始者の一人と考えられているHelmholtzの学生であるWilhelm Wundtの仕事の基礎となった。Helmholtzよりも明確に、Wundtは彼の研究を経験的哲学の形式として、そして何か分離されたものとしての心の研究として説明した。Helmholtzは、Naturphilosophieの初期の拒否において、唯物論の重要性を強調し、「心」と身体の統一により焦点を当てていた。
眼光学
1851年、Helmholtzは眼鏡鏡の発明により眼科学の分野を革新しました。これは人間の眼の内部を検査するために使用される装置です。これは彼を一夜にして世界的に有名にした。その時のHelmholtzの関心はますます感覚の生理学に焦点を当てられていた。彼の主な出版物はHandbuch der Physiologischen Optik「生理光学ハンドブック」または「生理光学論文」というタイトルで、深さ知覚、色覚、および運動知覚に関する経験的理論を提供し、19世紀後半における彼の分野の基本的な参考資料となった。1867年に発行された3番目の最終巻で、Helmholtzは知覚に対する無意識の推論の重要性を説明した。Handbuchは1924年から5年にかけてOptical Society of Americaの代理でJames P. C. Southallの編集の下で英語に初めて翻訳された。彼の調整理論は20世紀の最後の10年まで異議を唱えられなかった。
Helmholtzは数十年間ハンドブックの複数の版で仕事を続け、空間知覚と色覚に関する反対の見方を保持していたEwald Heringとの論争のために彼の仕事を頻繁に更新した。この論争は1800年代後半の生理学の分野を分けた。
神経生理学
1849年、Königsbergで働いている間、Helmholtzは信号が神経線維に沿って伝わる速度を測定した。当時、ほとんどの人々は神経信号が神経に沿って測定不可能に速く通過すると信じていた。彼は最近解剖されたカエルの坐骨神経と、それが付着していた子牛の筋肉を使用した。彼は敏感なタイミング装置として検流計を使用し、針に鏡を取り付けて光ビームを部屋全体にスケールに反射させ、これにより感度がはるかに高くなった。Helmholtzは24.6～38.4メートル毎秒の範囲の伝送速度を報告した。
音響学と美学
1863年、Helmholtzは「音の感覚」を発表し、再び知覚の物理学への関心を示した。この本は20世紀に音楽学者に影響を与えた。Helmholtzは、複数のトーンを含む複雑な音の純正弦波成分の様々な周波数またはピッチを識別するためにHelmholtz共鳴器を発明した。
Helmholtzは、異なる組み合わせの共鳴器が母音音を模倣できることを示した。特にAlexander Graham Bellがこれに興味を持っていたが、ドイツ語を読むことができず、Helmholtzの図を誤解し、Helmholtzが複数の周波数を電信で伝送していたことを意味すると思い込んでいた。これにより電信信号の多重化が可能になったが、実際には電気力は共鳴器を動き続けるためにのみ使用された。Bellはそれが何であるかを再現することができなかったが、後にドイツ語を読むことができたなら、彼は調和電信の原理で電話を発明することになったとは思わなかったと述べた。
Alexander J. Ellisによる翻訳は1875年に最初に発行されました。最初の英語版は1870年の3番目のドイツ語版からでした。Ellisの2番目の英語版は1877年の4番目のドイツ語版から1885年に発行されました。1895年と1912年の3番目と4番目の英語版は2番目の再版でした。
電磁気学
Helmholtzは1869年から1871年まで電気振動の現象を研究し、1869年4月30日にNaturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg「Heidelbergの自然史および医学協会」に行った講演で、「電気振動について」というタイトルで、Leyden瓶に接続されたコイルの知覚できるダンプ電気振動は約1/50秒の期間であることを示した。
1871年、Helmholtzはヘルデルベルクからベルリンに移り、物理学の教授になった。彼は電磁気学に興味を持つようになり、Helmholtz方程式は彼にちなんで名付けられた。彼はこの分野で大きな貢献をしなかったが、彼の学生Heinrich Rudolf Hertzは電磁放射を最初に実証したことで有名になった。Oliver Heavisideはロンジチュード波の存在を許可したため、Helmholtzの電磁気理論を批判した。Heavisideは、Maxwellの方程式に関する仕事に基づいて、縦波は真空または均質媒質では存在できないと宣言した。しかし、Heavisideは縦電磁波が境界またはシステム内で存在できることに注意しなかった。
「Helmholtz光学」というトピックもあり、Helmholtz方程式に基づいています。
語録
科学の追求において即座の実用的有用性を求める者は、彼が無駄に求めていることに安心することができる。— アカデミックディスコースHeidelberg 1862
学生および同僚
ベルリンでのHelmholtzの他の学生および研究助手には、Max Planck、Heinrich Kayser、Eugen Goldstein、Wilhelm Wien、Arthur König、Henry Augustus Rowland、Albert A. Michelson、Wilhelm Wundt、Fernando SanfordおよびMichael I. Pupinが含まれた。Leo Koenigsberger、彼は1869年から1871年の間にHeidelbergで彼の同僚だったが、1902年に彼の決定的な伝記を書いた。
栄誉と遺産
- 1881年、Helmholtzはアイルランド王立外科医師連盟の名誉フェローに選出された。
- 1881年11月10日、彼はLégion d'honneur:au grade de Commandeur、またはLevel 3 -シニアグレードを授与された。No. 2173。
- 1883年、Professor Helmholtzは皇帝によって名誉を与えられ、貴族、またはAdelに引き上げられた。Adelungは、彼と彼の家族が現在はvon Helmholtzのスタイルであることを意味していた。この区別は貴族や称号ではなかったが、それは世襲であり、特定の社会的信用を与えた。
- Helmholtzは1884年にスコットランドの技術者および造船業者機関の名誉会員を与えられた。
- ドイツ最大の研究機関協会であるHelmholtz Associationは彼の名前にちなんで名付けられている。
- 小惑星11573 Helmholtzおよび月面クレーターHelmholtzおよび火星のクレーターHelmholtzは彼の名誉に名付けられた。
- ベルリンのCharlottenburgでは、通りHelmholtzstraßeはvon Helmholtzにちなんで名付けられている。
著作
- 力の保存について 1847 HathiTrust
- Helmholtz, Herman 1876. "顕微鏡の光学容量の限界について". Monthly Microscopical Journal. 16: 15–39. doi:10.1111/j.1365-2818.1876.tb05606.x.
- 力の保存について 1895 1862年から1863年の冬にCarlsrueheで配信された講義シリーズの紹介、英語翻訳
- 音の感覚について 音楽理論の生理学的基礎として California Digital Libraryからダウンロード可能 1877年の4番目のドイツ語版に基づいた英語翻訳の第3版、Hermann von Helmholtz、Alexander John Ellis著、Longmans、Green出版、1895年、576ページ
- 音の感覚について 音楽理論の生理学的基礎として Google Booksからダウンロード可能 第4版、Hermann von Helmholtz、Alexander John Ellis著、Longmans、Green出版、1912年、575ページ
- 生理光学論文 1910 3巻。Optical Society of Americaによる英語翻訳 1924年～25年。
- 科学的主題に関する一般向けの講演 1885
- 科学的主題に関する一般向けの講演第2シリーズ 1908
