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BIOGRAFIE DI GRANDI SCIENZIATI
Helmholtz Hermann Ludwig Ferdinand. Biografia dello scienziato
Elenco / Biografie di grandi scienziati
Hermann Helmholtz è uno dei più grandi scienziati del XNUMX° secolo. Fisica, fisiologia, anatomia, psicologia, matematica... In ciascuna di queste scienze fece scoperte brillanti che lo portarono alla fama mondiale. Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz nacque il 31 agosto 1821 nella famiglia di un insegnante di una palestra di Potsdam. Su richiesta del padre, nel 1838 Herman entrò nell'Istituto medico militare Friedrich Wilhelm per studiare medicina. Sotto l'influenza del famoso fisiologo Johann Müller, Helmholtz si dedicò allo studio della fisiologia e, dopo aver frequentato un corso in istituto, nel 1842 difese la sua tesi di dottorato sulla struttura del sistema nervoso. In questo lavoro il medico ventiduenne dimostrò per la prima volta l'esistenza di elementi strutturali integrali del tessuto nervoso, poi chiamati neuroni. Nello stesso anno, Herman è stato nominato stagista in un ospedale di Berlino. Dal 1843 Helmholtz iniziò la sua carriera come medico militare di Potsdam. Abitava in caserma e si alzava alle cinque del mattino al segnale della tromba della cavalleria. Ma anche il chirurgo dello squadrone del reggimento ussaro trovò il tempo per la scienza. Nel 1845 disse addio al servizio militare e si recò a Berlino per prepararsi agli esami di stato per il titolo di dottore. Helmholtz è al lavoro nel laboratorio di fisica domestico di Gustav Magnus. A. G. Stoletov, che ha percepito con sensibilità la svolta nello sviluppo scientifico della Germania negli anni Quaranta, ha scritto: "Il laboratorio domestico di Magnus - il primo esempio di laboratorio fisico - sta diventando un focolaio di fisici sperimentali". Successivamente, l'allievo di questo laboratorio, Helmholtz, diventa il successore di Magnus e trasferisce il laboratorio nell'edificio dell'Università di Berlino, dove si trasforma in un centro scientifico mondiale. Un altro insegnante di Helmholtz a Berlino fu Johann Müller. Molto più tardi, il 2 novembre 1871, in occasione della celebrazione di Helmholtz in occasione del suo settantesimo compleanno, pronunciò un discorso in cui descriveva il suo percorso scientifico. Indicò che, sotto l'influenza di Johann Müller, si interessò alla questione dell'essere misterioso della forza vitale. Riflettendo su questo problema, Helmholtz, nel suo ultimo anno da studente, giunse alla conclusione che la teoria della forza vitale «attribuisce ad ogni corpo vivente le proprietà del cosiddetto perpetuum mobile». Helmholtz conosceva il problema del moto perpetuo sin dagli anni della scuola, e durante gli anni da studente "nei suoi momenti liberi ... cercava e scrutava le opere di Daniel Bernoulli, d'Alembert e altri matematici del secolo scorso. " "Così", ha detto Helmholtz, "mi sono imbattuto nella domanda: 'Quale relazione deve esistere tra le varie forze della natura, se assumiamo che il perpetuum mobile sia affatto impossibile?' E inoltre: 'Tutte queste relazioni sono effettivamente valide?' " Nel diario di Müller, Helmholtz pubblicò nel 1845 l'opera "Sulla spesa di sostanze sotto l'azione dei muscoli". Nello stesso 1845, giovani scienziati raggruppati attorno a Magnus e Müller formarono la Berlin Physical Society. Anche Helmholtz vi entrò. Dal 1845, la società, che in seguito si trasformò nella Società di fisica tedesca, iniziò a pubblicare il primo giornale astratto "Uspekhi fiziki". Lo sviluppo scientifico di Helmholtz avvenne così in un ambiente favorevole di crescente interesse per le scienze naturali a Berlino. Già nel primo volume di Uspekhi Fiziki, 1845, pubblicato a Berlino nel 1847, Helmholtz pubblicò una recensione sulla teoria dei fenomeni termici fisiologici. Il 23 luglio 1847 fece un rapporto "Sulla conservazione della forza" in una riunione della Società di fisica di Berlino. Nello stesso anno fu pubblicato come opuscolo separato. Le autorità in quel momento "erano pronte a rifiutare la giustizia della legge; nel mezzo della lotta zelante che hanno condotto con la filosofia naturale di Hegel, il mio lavoro è stato anche considerato un filosofare fantastico ...". Tuttavia, Helmholtz non era solo, era sostenuto dalla gioventù scientifica e, soprattutto, dal futuro famoso fisiologo Dubois Reymond e dalla giovane Berlin Physical Society. Per quanto riguarda il suo atteggiamento nei confronti del lavoro di Mayer e dei predecessori di Joule, Helmholtz ha ripetutamente riconosciuto la priorità di Mayer e Joule, sottolineando, tuttavia, che non aveva familiarità con il lavoro di Mayer e non conosceva sufficientemente il lavoro di Joule. A differenza dei suoi predecessori, collega la legge con il principio dell'impossibilità di una macchina a moto perpetuo. La materia Helmholtz considera passiva e immobile. Per descrivere i cambiamenti in atto nel mondo, deve essere dotato di forze sia attrattive che repulsive. "I fenomeni naturali", dice Helmholtz, "dovrebbero essere ridotti a movimenti della materia con forze motrici immutabili che dipendono solo dalle relazioni spaziali". Pertanto, il mondo, secondo Helmholtz, è un insieme di punti materiali che interagiscono tra loro con forze centrali. Queste forze sono conservatrici e Helmholtz pone il principio della conservazione della manodopera a capo della sua ricerca. Il principio di Mayer "nulla viene dal nulla" Helmholtz sostituisce con una disposizione più specifica che "è impossibile, data l'esistenza di qualsiasi combinazione arbitraria di corpi, ottenere continuamente una forza trainante dal nulla". Il principio di conservazione della forza vivente nella sua formulazione recita: "Se un numero qualsiasi di punti materiali in movimento si muove solo sotto l'influenza di tali forze che dipendono dall'interazione di punti tra loro o che sono dirette verso centri fissi, allora la somma di le forze viventi di tutti i punti presi insieme rimarranno la stessa cosa in ogni momento in cui tutti i punti ricevono le stesse posizioni relative l'uno rispetto all'altro e rispetto ai centri fissi esistenti, qualunque siano le loro traiettorie e velocità negli intervalli tra i momenti corrispondenti. Dopo aver formulato questo principio, Helmholtz considera le sue applicazioni in vari casi speciali. Considerando i fenomeni elettrici, Helmholtz trova un'espressione per l'energia delle cariche puntiformi e mostra il significato fisico della funzione chiamata potenziale di Gauss. Inoltre, calcola l'energia di un sistema di conduttori carichi e mostra che quando i vasi di Leida vengono scaricati, viene rilasciato calore equivalente all'energia elettrica immagazzinata. Ha mostrato allo stesso tempo che la scarica è un processo oscillatorio e le oscillazioni elettriche "diventano sempre più piccole, finché alla fine la forza vivente viene distrutta dalla somma delle resistenze". Poi Helmholtz considera il galvanismo. Helmholtz analizza i processi energetici nelle sorgenti galvaniche, nei fenomeni termoelettrici, ponendo le basi per la futura teoria termodinamica di questi fenomeni. Considerando il magnetismo e l'elettromagnetismo, Helmholtz, in particolare, fornisce la sua ben nota derivazione dell'espressione per la forza elettromotrice di induzione, basata sulla ricerca di Neumann e basandosi sulla legge di Lenz. Nel suo lavoro, Helmholtz, a differenza di Mayer, si concentra sulla fisica e parla solo molto brevemente e concisamente dei fenomeni biologici. Tuttavia, fu questo lavoro che aprì la strada a Helmholtz al Dipartimento di Fisiologia e Patologia Generale della Facoltà di Medicina dell'Università di Königsberg, dove nel 1849 ricevette la carica di professore straordinario. Helmholtz mantenne questa posizione fino al 1855, quando si trasferì a Bonn come professore di anatomia e fisiologia. Nel 1858 Helmholtz divenne professore di fisiologia a Heidelberg, dove lavorò a lungo e con successo sulla fisiologia della vista. Questi studi hanno notevolmente arricchito il campo della conoscenza e della medicina pratica. Il risultato di questi studi fu la famosa "Ottica Fisiologica" di Helmholtz, il cui primo numero uscì nel 1856, il secondo - nel 1860, e il terzo - nel 1867. L'occhio è uno degli organi più straordinari del nostro corpo. Conoscevano il suo lavoro prima, lo confrontavano con il lavoro di un apparato fotografico. Ma per una completa delucidazione anche del lato fisico della visione, un confronto approssimativo con una fotocamera non è sufficiente. È necessario risolvere una serie di problemi complessi nel campo non solo della fisica, ma anche della fisiologia e persino della psicologia. Dovevano essere risolti con occhio vivo e Helmholtz è riuscito a farlo. Costruì un apparato speciale, sorprendente nella sua semplicità (oftalmometro), che consentiva di misurare la curvatura della cornea delle superfici posteriore e anteriore del cristallino. Pertanto, è stata studiata la rifrazione dei raggi nell'occhio. Vediamo oggetti dipinti in un colore o nell'altro, la nostra visione è colorata. Cosa c'è al suo interno? Lo studio dell'occhio ha mostrato che la retina ha tre elementi principali di rilevamento della luce: uno di essi è fortemente irritato dai raggi rossi, l'altro dai raggi verdi e il terzo dai raggi blu. Qualsiasi colore provoca un'irritazione più forte di uno degli elementi e una più debole degli altri. Combinazioni di irritazioni creano tutto quel gioco di colori che vediamo intorno a noi. Per esplorare il fondo dell'occhio vivente, Helmholtz ha realizzato un dispositivo speciale: uno specchio per gli occhi (oftalmoscopio). Questo dispositivo è stato a lungo un'attrezzatura indispensabile per ogni oculista. Helmholtz ha fatto molto per studiare l'occhio e la vista: ha creato l'ottica fisiologica, la scienza dell'occhio e della vista. Qui, a Heidelberg, Helmholtz condusse i suoi studi classici sulla velocità di propagazione dell'eccitazione nervosa. Le rane per la dissezione sono state molte volte sul tavolo del laboratorio dello scienziato. Studiò su di loro la velocità di propagazione dell'eccitazione lungo il nervo. Il nervo è stato irritato dalla corrente, l'eccitazione risultante ha raggiunto il muscolo e si è contratto. Conoscendo la distanza tra questi due punti e la differenza di tempo, è possibile calcolare la velocità di propagazione dell'eccitazione lungo il nervo. Si è rivelato piuttosto piccolo, solo da 30 a 100 m/s. Sembra un'esperienza molto semplice. Sembra semplice ora che Helmholtz l'ha progettato. E prima di lui si è sostenuto che questa velocità non può essere misurata: è una manifestazione di una misteriosa "forza vitale" che non può essere misurata. Helmholtz non fece meno per lo studio dell'udito e dell'orecchio (acustica fisiologica). Nel 1863 fu pubblicato il suo libro "The Teaching of Sound Sensations as the Physiological Basis of Acoustics". E qui, prima della ricerca di Helmholtz, molte cose relative all'udito erano studiate molto male. Sapevano come si originava e si propagava il suono, ma si sapeva molto poco degli effetti che i suoni hanno sugli oggetti vibranti. Helmholtz è stato il primo ad affrontare questo fenomeno complesso. Dopo aver creato la teoria della risonanza, ha quindi creato sulla base la dottrina delle sensazioni uditive, della nostra voce e degli strumenti musicali. Studiando i fenomeni delle oscillazioni, Helmholtz sviluppò anche una serie di questioni di grande importanza per la teoria della musica e fornì un'analisi delle cause dell'armonia musicale. L'esempio di Helmholtz mostra la grande importanza dell'ampiezza della prospettiva di uno scienziato, la ricchezza e la diversità delle sue conoscenze e dei suoi interessi. Nello stesso luogo, a Heidelberg, furono pubblicate le sue opere classiche sull'idrodinamica ei fondamenti della geometria. Dal marzo 1871 Helmholtz divenne professore all'Università di Berlino. Creò un istituto fisico, dove vennero a lavorare fisici da tutto il mondo. Trasferitosi a Berlino, Helmholtz si dedica esclusivamente alla fisica, e ne studia le aree più complesse: l'elettrodinamica, nella quale, sulla base delle idee di Faraday, sviluppa la propria teoria, poi l'idrodinamica e i fenomeni di elettrolisi in connessione con la termochimica. Particolarmente notevoli sono i suoi lavori sull'idrodinamica, iniziati già nel 1858, in cui Helmholtz fornisce una teoria del moto vorticoso e del flusso dei fluidi e in cui riesce a risolvere diversi problemi matematici molto difficili. Nel 1882 Helmholtz formulò la teoria dell'energia libera, nella quale decide quanta dell'energia molecolare totale di un sistema può essere convertita in lavoro. Questa teoria ha lo stesso significato in termochimica del principio di Carnot in termodinamica. Nel 1883, l'imperatore Guglielmo concede a Helmholtz il titolo di nobiltà. Nel 1884 Helmholtz pubblicò la teoria della dispersione anomala e, poco dopo, diversi importanti lavori sulla meccanica teorica. I lavori sulla meteorologia appartengono allo stesso tempo. Nel 1888 Helmholtz fu nominato direttore del nuovo Istituto governativo di fisica e tecnologia a Charlottenburg, il Centro di metrologia tedesca, alla cui organizzazione prese parte attiva. Allo stesso tempo, lo scienziato continua a tenere lezioni di fisica teorica all'università. Helmholtz aveva molti studenti; Migliaia di studenti hanno ascoltato le sue lezioni. Molti giovani scienziati vennero a lavorare nel suo laboratorio e ad apprendere l'arte della sperimentazione. Molti scienziati russi possono essere considerati suoi studenti: i fisiologi E. Adamyuk, N. Bakst, F. Zavarykin, I. Sechenov, i fisici P. Lebedev, P. Zidov, R. Kolli, A. Sokolov, N. Shidder. Sfortunatamente, Helmholtz non aspettava solo eventi gioiosi in età avanzata. Suo figlio Robert, un giovane fisico promettente, morì prematuramente nel 1889, lasciando il lavoro sulla radiazione dei gas in fiamme. Le opere più recenti dello scienziato, scritte nel 1891-1892, riguardano la meccanica teorica. Helmholtz morì l'8 settembre 1894. Autore: Samin D.K.
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