ГЕЛЬМГОЛЬЦ (Helmholtz), Герман Людвиг Фердинанд (1821—94), один из величайших ученых прошлого столетия, математик, физик, физиолог, анатом и психолог, создавший в науке эпоху, связанную с его именем. Род. 31 авг. 1821 в Потсдаме. По окончании средней школы и Медико-хирургического ин-та начал работать в качестве военного врача, но после напечатания первых же работ был приглашен сначала преподавателем анатомии в Академию художеств в Берлине, а затем профессором анатомии и физиологии в Кёнигсбергский ун-т (1849—55). Далее, после кратковременного пребывания в ун-те в Бонне (1855—58), Г. перешел в знаменитый Гейдельбергский ун-т (1858—71), где были сделаны самые крупные его работы в области физиологии, биофизики и математики. В 1871 Г. был избран профессором в Берлине, где сначала занимал кафедру экспериментальной физики, а позднее, после того как создалось Физико-техническое государственное учреждение (Physikalisch — Technische Reichsanstalt), аналогичное нашей Палате мер и весов, Г. был назначен его президентом, сохранив за собой профессуру по теоретической физике. Скончался в Берлине в 1894.
В геометрии выдающееся значение имеют исследования Г. относительно происхождения геометрических аксиом, являющиеся развитием идей Лобачевского и Римана. В этих работах Г. стоит на той точке зрения, что геометрические аксиомы суть истины, добытые путем опыта, и аналогичны эмпирическим законам физики и химии.—В области механики чрезвычайно важны работы Г. над вихревым движением (см.) жидкостей и над струями в жидкостях; вся метеорология, в частности учение о циклонах и о погоде, связана целиком с этими работами так же, как и ряд проблем современного воздухоплавания. Далее нужно отметить замечательные математические исследования Г. над движением воздуха в трубах при звучании, создавшие современную теорию резонанса со всеми ее приложениями в физике, а также по вопросу о возникновении волн на поверхности жидкости и о влиянии на них ветра.
Переходя к чисто физическим трудам Г., нужно прежде всего отметить одну из его юношеских работ (1847), к-рой суждено было сыграть исключительную роль не только в истории физики, но и во всем естествознании. Это—его исследование «О законе сохранения силы», или, как теперь говорят, о законе сохранения энергии (см.), который является одной из баз современного естествознания. Г. впервые совершенно точно и последовательно провел в этой работе мысль о том, что при всех превращениях, совершающихся в физическом мире, энергия, эквивалент к-рой может быть определен для каждого класса явлений, остается постоянной.
Пользуясь этим законом, Г. не только установил общий закон превращения энергии в ряде физических явлений и вывел ряд новых, важных законов физики (напр., закон индукции токов), но и показал, что представление старых биологов о жизненной силе в организмах есть представление, противоречащее закону сохранения энергии и, следовательно, неприемлемое для точного естествознания. В связи с этим законом, Г. дал ряд замечательных работ по термодинамике мышц и по приложению закона сохранения энергии в физиологии.
Вторым капитальным вкладом Г. в область физики являются его знаменитые исследования, посвященные второму началу термодинамики. Как известно, Клаузиус, Томсон и ряд других исследователей установили, что явления природы управляются наряду с законом сохранения энергии, доказанным Г., Майером и Джаулем, еще законом, позволяющим определять направление, по к-рому происходят в природе физические превращения (см. Второе начало, Термодинамика). Г. ввел понятие свободной энергии и придал этому закону такую форму, к-рая оказалась весьма удобной для изучения химических превращений. Эти работы легли в основу современного развития физической химии. Труды Вант Гоффа и Нернста, посвященные третьему началу термодинамики, являются блестящим развитием основных идей Г. В связи с этими исследованиями Г. стоят его классические труды по принципу наименьшего действия, или принципу Гамильтона (см. Гамильтона принцип). Г. показал, что все явления тепловые, электромагнитные, оптические подчинены этому принципу, при чем для тепловых явлений он имеет близкие аналогии со вторым принципом термодинамики. Стараясь ближе подойти к механизму тепловых явлений в связи с возможными движениями молекул тела в самом общем виде, Г. свел эти явления к механическим принципам и в ряде работ дал полную картину тепловых превращений. Эти грандиозные обобщения Г. играют особую роль в наше время при развитии принципа относительности и теории квант.
Из отдельных работ Г., стоящих несколько особняком, особое значение имеют его исследования по электродинамике, в к-рых Г. сделал первые попытки заменить взаимодействие электрических зарядов на расстоянии их действием через среду. Эти представления позднее были развиты Максвеллом в его электромагнитной теории света. Далее Г. принадлежит введение в науку понятия об элементарном электрическом заряде, к-рый впоследствии получил название электрона. Но центром всей работы Г. являются работы физиолого-физического характера. Помимо отмеченных уже работ по термодинамике мышцы, в области нервно-мышечной физиологии Г. принадлежит изучение кривой мышечного сокращения и разработка методики этого исследования, сыгравшей колоссальную роль в физиологии. Далее Г. измерил скорость распространения возбуждения в нерве и доказал, что эта скорость невелика (от 30 до 100 м в сек.), в то время как раньше эту скорость считали бесконечной. Это исследование сразу поставило учение о возбуждении на новые рельсы, и работа Г. о проведении возбуждения знаменует собою эру в физиологии нервной системы. Наиболее важные по своему практическому значению и по значению для дальнейшего развития науки результаты Г. получил в области учения об органах чувств, где он кардинально переработал все учение о зрении и слухе, основываясь на своих трудах по геометрической оптике, резонансу и анатомии глаза и среднего уха. Все процессы проведения звука и явления колебаний в среднем и внутреннем ухе описаны Г. с таким совершенством, что в этой области дополнения, внесенные впоследствии, незначительны. Результаты Г. углублены, проверены на опытах, но ничего не пришлось до сих пор коренным образом изменить. На границе физики и физиологии стоят работы Г. о тембре, в к-рых он доказал, что мало уловимое и трудно анализируемое раньше свойство звука, его тембр, его оттенок, определяется тем, что наряду с основным простым тоном, определяющим высоту звука, инструменты всегда испускают обертоны, число колебаний к-рых в 2, 3, 4, 5 и т. д. раз больше числа колебаний основного типа. Г. доказал существование обертонов в звуках музыкальных инструментов, воспользовавшись свойствами введенных им в науку резонаторов. Перенося эти работы в область физиологической акустики, Г. не только разложил при помощи резонаторов гласные звуки на их составные части: на основной тон и обертоны, но и произвел их синтез из простых тонов, даваемых камертонами. В учении о зрении, помимо общей теории хода лучей в глазу, Г. изобрел глазное зеркало (офтальмоскоп), позволяющее изучать внутренность глаза живого человека, и развил учение об аккомодации; он построил также прибор (офтальмометр), позволяющий измерить кривизну преломляющих частей глаза у живого человека. Офтальмометр и офтальмоскоп являются чрезвычайно важными инструментами для врача-окулиста и для невропатолога. Учение о цветах с замечательными главами из геометрической оптики, развивающейся у Г. как часть учения о принципе наименьшего действия, заканчивает физическую и физиологическую часть оптики глаза. В психологической части Г. изучает явления движения глаза, выводя их из определенного закона, аналогичного принципу наименьшего действия; далее он развивает подробно теорию стереоскопа и дает блестящее развитие одного из основных законов психофизики, закона, связывающего едва ощутимый прирост ощущения с приростом раздражения и с первоначально бывшим раздражением. Уточнение этого закона, впервые указанного в грубой, приблизительной форме Фехнером, и распространение его на все явления цветного зрения дало ему то значение, к-рое он начинает приобретать в биофизике, являясь основным законом для всех явлений раздражения. Психологические явления, получаемые при звуковых ощущениях, -консонанс и диссонанс—были сведены Г. к физическим явлениям, к биению основных тонов и обертонов. При определенной частоте биений (ок. 32 в сек.) они становятся весьма неприятными, вызывая диссонанс, и в этом отношении действие их аналогично
Г. ГЕЛЬМГОЛЬЦ.
действию мерцающего света на глаз. Позднейшие работы всецело подтвердили общие соображения Г. и законы, к-рые были им открыты в этой области науки. Заканчивая обзор работ Г., нужно отметить, что произведенное им в его докторской диссертации изучение строения нервной системы впервые установило единство клеток и отростков, связанных в одно целое, носящее в настоящее время название нейрона, и что исследования Гельмгольца над гниением впервые указали на необходимость для процессов гниения живых зародышей; строго это было доказано позже Пастёром.
Помимо чисто научных и научно-практических работ, Г. принадлежит большое количество научно-популярных статей, многие из к-рых являются до сих пор классическими. К таким трудам относятся его статьи о психологии органов чувств, о геометрических аксиомах, а также речи о цветах и о мышлении в медицине. Наконец, Г. высказывался и по ряду общих вопросов, интересовавших широкие образованные круги Германии; таковы его речи об отношении естествознания ко всей науке в совокупности и о германских университетах.
Текст этого раздела (автор: Макс Людвигович Левин) является несвободным и в настоящее время не может быть помещен в Викитеку. В соответствии со статьёй 1281 ГК РФ, текст перейдёт в общественное достояние 1 января 2027 года. |
Лит.: Научные работы Г. собраны в книге «Wissenschaftliche Abhandlungen», 3 Bände, Lpz., 1882, 1883, 1895; популярные речи вошли в сборник «Vorträge und Reden», 2 В-de, Braunschweig. 1896. Из отдельных изданий трудов Г.отметим «Die Lehre von den Toncinpfindungen», Braunschweig, последнее изд. 1913, и «Handbuch der physiologischen Optik», 3 В-de, Hamburg und Lpz., последнее изд. 1909—11. Результатом педагогической деятельности Г. явились 5 томов лекций: «Vorlesungen über theoretische Physik», Lpz.., 1897 и 1898.—На рус. яз. имеются следующие работы Г.: 1) «О происхождении и значении геометрических аксиом», 2) «О физических причинах музыкальной гармонии», 3) «О зрении», 4) а) «Научное и философское исследование зрения», б) «Об академической свободе в германских университетах», 5) «О взаимодействии сил природы», изд. жури. «Научное Обозрение», СПБ, 1895—97; «Популярные научные статьи», вып. 1, СПБ, 1866; «Учение о слуховых ощущениях как физиологическая основа для теории музыки», СПБ, 1875; «Мышление в медицине», СПБ, 1877, и М., 1907; «Факты в восприятии», СПБ, 1880; «Философское и научное исследование зрения», СПБ, 1896; «Популярные речи», I—II, СПБ, 1896—97, 2-е изд., 1898—99; «Взаимодействие сил природы», М., 1899; «Два исследования по гидродинамике», М., 1902; «О сохранении силы», М., 1922; «Скорость распространения нервного возбуждения», М.—П.. 1923; «Силы природы и их взаимодействие», Гомель, 1925.
О жизни и деятельности Г. см. Königsberger L., Hermann von Helmholtz (обширная биография), 3 В-de, Braunschweig, 1902—03; его же, Hermann von Helmholtzs Untersuchungen über die Grundlagen der Mathematik und Mechanik, Lpz., 1896; Du Bois-Reymond E., Hermann von Helmholtz, Gedächtnisrede. Lpz., 1897; Лазарев П., Гельмгольц, Л., 1925; Зернов В., Гельмгольц. М.—Л.» 1925; Столетов А., Гельмгольц и современная физика, М., 1895; его же, Герман фон Гельмгольц, М., 1892. О философских взглядах Г. см. Hertz Р. и Schlick М., Hermann von Helmholtzs Schriften zur Erkenntnistheorie, B., 1921; Riehl A., Hermann von Helmholtz in seinem Verhältnis zu Kant. B., 1904; Сборник «Helmholtz als Physiker, Physiologe und Philosoph», Karlsruhe, 1922. Критику некоторых философских взглядов Гельмгольца с точки зрения диалектического материализма см. Ленин В., Материализм и эмпириокритицизм, Собрание сочинений, 1-е издание, том X.