Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Герман физигі және физиологы (1821–1894)
German physicist and physiologist (1821–1894)
Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (31 тамыз 1821 – 8 қыркүйек 1894) – бірнеше ғылыми салаға, әсіресе гидродинамикалық тұрақтылық саласына маңызды үлес қосқан неміс физигі және дәрігері. Германияның ең ірі ғылыми-зерттеу ұйымдарының қауымдастығы – Гельмгольц қауымдастығы оның құрметіне аталған. Физиология және психология салаларында Гельмгольц көзге қатысты математикалық зерттеулері, көру теориялары, кеңістіктік қабылдау туралы идеялары, түс көруді зерттеулері, дыбыс сезімі, дыбысты қабылдау және қабылдау физиологиясындағы эмпиризм арқасында танымал. Физика саласында ол энергияның сақталуы және электрлік екі қабат туралы теорияларымен, электродинамика, химиялық термодинамика және термодинамиканың механикалық негіздері жөніндегі еңбектерімен белгілі. Философ ретінде ол ғылым философиясы, қабылдау заңдары мен табиғат заңдары арасындағы байланыс туралы ойлары, эстетика ғылымы және ғылымның өркениетке әсері туралы идеяларымен танымал.
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (31 August 1821 – 8 September 1894) was a German physicist and physician who made significant contributions in several scientific fields, particularly hydrodynamic stability. The Helmholtz Association, the largest German association of research institutions, is named in his honour. In the fields of physiology and psychology, Helmholtz is known for his mathematics concerning the eye, theories of vision, ideas on the visual perception of space, colour vision research, the sensation of tone, perceptions of sound, and empiricism in the physiology of perception. In physics, he is known for his theories on the conservation of energy and on the electrical double layer, work in electrodynamics, chemical thermodynamics, and on a mechanical foundation of thermodynamics. As a philosopher, he is known for his philosophy of science, ideas on the relation between the laws of perception and the laws of nature, the science of aesthetics, and ideas on the civilizing power of science.
Алғашқы жылдар
Гельмгольц Потсдамда дүниеге келді, ол жергілікті гимназия директоры Фердинанд Гельмгольцтің ұлы, ол классикалық филология мен философияны оқыған және баспагер және философ Иммануэль Герман Фихтенің жақын досы болған. Гельмгольцтің еңбектеріне Иоганн Готлиб Фихте мен Иммануил Канттың философиясы ықпал етті. Ол олардың теорияларын физиология сияқты тәжірибелік мәселелерде іздеуге тырысты. Жастығында Гельмгольц табиғат ғылымдарына қызығушылық танытты, бірақ әкесі оның медицинаны оқығанын қалады. Гельмгольц 1842 жылы Medicinisch chirurgisches Friedrich Wilhelm Institute институтында медицина ғылымдарының докторы ғылыми дәрежесін алды және Charité ауруханасында бір жылдық интернатурадан өтті (өйткені медицина студенттеріне қаржылық көмек көрсетілді). Негізінен физиология саласында білім алған Гельмгольц теориялық физикадан бастап Жердің жасына және Күн жүйесінің пайда болуына дейін көптеген басқа да тақырыптар бойынша жазды.
Helmholtz was born in Potsdam, the son of the local gymnasium headmaster, Ferdinand Helmholtz, who had studied classical philology and philosophy, and who was a close friend of the publisher and philosopher Immanuel Hermann Fichte. Helmholtz's work was influenced by the philosophy of Johann Gottlieb Fichte and Immanuel Kant. He tried to trace their theories in empirical matters like physiology. As a young man, Helmholtz was interested in natural science, but his father wanted him to study medicine. Helmholtz earned a medical doctorate at Medicinisch chirurgisches Friedrich Wilhelm Institute in 1842 and served a one year internship at the Charité hospital (because there was financial support for medical students). Trained primarily in physiology, Helmholtz wrote on many other topics, ranging from theoretical physics to the age of the Earth, and to the origin of the Solar System.
Университеттердегі лауазымдар
Гельмгольцтің алғашқы академиялық қызметі 1848 жылы Берлиндегі Өнер академиясында анатомиядан сабақ беруші болып басталды. Одан кейін ол 1849 жылы тағайындалған Пруссияның Кенигсберг университетінде физиологияның доценті қызметіне көшті. 1855 жылы ол Бонн университетінде анатомия және физиология профессоры лауазымын қабылдады. Дегенмен, ол Боннда толыққанды бақытты болмады, үш жыл өткен соң Бадендегі Гейдельберг университетіне ауысып, физиология профессоры қызметін атқарды. 1871 жылы ол Берлиндегі Фридрих Вильгельм университетінде физика профессоры болып, өзінің соңғы университеттік лауазымын қабылдады.
Helmholtz's first academic position was as a teacher of anatomy at the Academy of Arts in Berlin in 1848. He then moved to take a post of associate professor of physiology at the Prussian University of Königsberg, where he was appointed in 1849. In 1855 he accepted a full professorship of anatomy and physiology at the University of Bonn. He was not particularly happy in Bonn, however, and three years later he transferred to the University of Heidelberg, in Baden, where he served as professor of physiology. In 1871 he accepted his final university position, as professor of physics at the Friedrich Wilhelm University in Berlin.
Механика
Оның алғашқы маңызды ғылыми жетістігі – энергияны сақтау туралы 1847 жылғы трактаты, ол медициналық зерттеулері мен философиялық көзқарастары аясында жазылған. Оның энергияны сақтау жөніндегі жұмысы бұлшықет метаболизмін зерттеу барысында туындады. Ол бұлшықет қозғалысында энергия жоғалмайтынын көрсетуге тырысты, себебі бұлшықетті қозғау үшін ешқандай арнайы күш қажет емес деген тұжырымға келді. Бұл сол кездегі неміс физиологиясындағы басым философиялық парадигма болған табиғат философиясының спекулятивтік дәстүрін жоққа шығарды. Сади Карно, Бенуа Поль Эмиль Клэпейрон және Джеймс Прескотт Джоульдің бұрынғы еңбектеріне сүйене отырып, ол механика, жылу, жарық, электр және магнетизм арасындағы қатынасты, бүгінгі терминологияда оларды бір күштің немесе энергияның түрлері ретінде қарастыра отырып, тұжырымдады. Ол өзінің теорияларын "Über die Erhaltung der Kraft" (Күшті сақтау туралы, 1847) атты кітабында жариялады. 1850-60 жылдары Уильям Томсон, Гельмгольц және Уильям Ранкиннің жарияланымдарына сүйене отырып, ғаламның жылулық өлімі туралы идеяны танымал етті. Сұйық динамикасында Гельмгольц бірнеше еңбектер жасады, оның ішінде тұтқыр емес сұйықтықтардағы вортекстік динамикаға қатысты Гельмгольц теоремалары бар.
His first important scientific achievement, an 1847 treatise on the conservation of energy, was written in the context of his medical studies and philosophical background. His work on energy conservation came about while studying muscle metabolism. He tried to demonstrate that no energy is lost in muscle movement, motivated by the implication that there were no vital forces necessary to move a muscle. This was a rejection of the speculative tradition of Naturphilosophie which was at that time a dominant philosophical paradigm in German physiology. Drawing on the earlier work of Sadi Carnot, Benoît Paul Émile Clapeyron and James Prescott Joule, he postulated a relationship between mechanics, heat, light, electricity and magnetism by treating them all as manifestations of a single force, or energy in today's terminology. He published his theories in his book Über die Erhaltung der Kraft (On the Conservation of Force, 1847). In the 1850s and 60s, building on the publications of William Thomson, Helmholtz and William Rankine popularized the idea of the heat death of the universe. In fluid dynamics, Helmholtz made several contributions, including Helmholtz's theorems for vortex dynamics in inviscid fluids.
Сезімдік физиология
Гельмгольц адамның көру және есту қабілетін ғылыми тұрғыдан зерттеуде алғашқылардың бірі болды. Психофизикадан шабыттанған ол өлшенетін физикалық күштер мен адамның сезімдері арасындағы байланысқа қызығушылық танытты. Мысалы, дыбыс толқынының амплитудасын өзгертуге болады, соның салдарынан дыбыс күштірек немесе әлсіз естіледі, бірақ дыбыс қысымы амплитудасының сызықтық өсуі сезімдік күштіліктің сызықтық өсуіне алып келмейді. Сезімдік күштіліктің тең аралықтағы өсуі үшін физикалық дыбыс экспоненциалды түрде ұлғаюы керек, бұл қазіргі электрондық құрылғыларда дыбыс деңгейін реттеу үшін қолданылады. Гельмгольц физикалық энергия (физика) мен оның қабылдануы (психология) арасындағы қарым-қатынасты зерттеуге бастама берді, мақсаты "психофизикалық заңдарды" жасау болатын. Гельмгольцтің сезімдік физиологиясы, оның шәкірті Вильгельм Вундттың жұмысының негізі болды, ол эксперименталды психологияның негізін қалаушылардың бірі саналады. Вундт Гельмгольцке қарағанда өз зерттеулерін эмпирикалық философияның бір түрі ретінде және сананы жеке құбылыс ретінде қарастырды. Гельмгольц өзінің ерте "Табиғат философиясын" жоққа шығаруында материализмнің маңыздылығын баса көрсетті және "сана" мен дененің бірлігіне көбірек назар аударды.
Helmholtz was a pioneer in the scientific study of human vision and audition. Inspired by psychophysics, he was interested in the relationships between measurable physical stimuli and their correspondent human perceptions. For example, the amplitude of a sound wave can be varied, causing the sound to appear louder or softer, but a linear step in sound pressure amplitude does not result in a linear step in perceived loudness. The physical sound needs to be increased exponentially in order for equal steps to seem linear, a fact that is used in current electronic devices to control volume. Helmholtz paved the way in experimental studies on the relationship between the physical energy (physics) and its appreciation (psychology), with the goal in mind to develop "psychophysical laws". The sensory physiology of Helmholtz was the basis of the work of Wilhelm Wundt, a student of Helmholtz, who is considered one of the founders of experimental psychology. More explicitly than Helmholtz, Wundt described his research as a form of empirical philosophy and as a study of the mind as something separate. Helmholtz had, in his early repudiation of Naturphilosophie, stressed the importance of materialism, and was focusing more on the unity of "mind" and body.
Офтальмологиялық оптика
1851 жылы Гельмгольц офтальмоскопты ойлап тауып, офтальмология саласын революциялады. Бұл оны бірден әлемге әйгілі етті. Гельмгольцтің қызығушылығы сол кезде сезімдер физиологиясына көбірек ауысты. Оның негізгі еңбегі "Handbuch der Physiologischen Optik" (Физиологиялық оптиканың нұсқаулығы немесе Физиологиялық оптика туралы трактат; 3-ші томның ағылшын тіліне аудармасы) тереңдікті қабылдау, түсті көру және қозғалысты қабылдау туралы эмпирикалық теорияларды ұсынды және он тоғызыншы ғасырдың екінші жартысында оның саласындағы маңызды анықтамалық жұмысына айналды. 1867 жылы жарық көрген үшінші және соңғы томында Гельмгольц қабылдау үшін санасыз қорытындылардың маңыздылығын сипаттады. "Нұсқаулық" алғаш рет 1924–25 жылдары Америка Оптикалық қоғамының атынан Джеймс П.С. Саутоллдың редакторлығымен ағылшын тіліне аударылды. Оның бейімделу теориясы 20-шы ғасырдың соңғы онжылдығына дейін күдіксіз қабылданды. Гельмгольц бірнеше онжылдық бойы нұсқаулықтың бірнеше басылымдарымен жұмыс істеді, кеңістіктік және түсті көру туралы қарама-қарсы пікірлері болған Эвальд Герингпен болған даудың нәтижесінде жұмысын жиі жаңартып отырды. Бұл дау 1800 жылдардың екінші жартысында физиология ғылымын екіге бөлді.
In 1851, Helmholtz revolutionized the field of ophthalmology with the invention of the ophthalmoscope; an instrument used to examine the inside of the human eye. This made him world famous overnight. Helmholtz's interests at that time were increasingly focused on the physiology of the senses. His main publication, titled Handbuch der Physiologischen Optik (Handbook of Physiological Optics or Treatise on Physiological Optics; English translation of the 3rd volume here), provided empirical theories on depth perception, colour vision, and motion perception, and became the fundamental reference work in his field during the second half of the nineteenth century. In the third and final volume, published in 1867, Helmholtz described the importance of unconscious inferences for perception. The Handbuch was first translated into English under the editorship of James P. C. Southall on behalf of the Optical Society of America in 1924–5. His theory of accommodation went unchallenged until the final decade of the 20th century. Helmholtz continued to work for several decades on several editions of the handbook, frequently updating his work because of his dispute with Ewald Hering who held opposite views on spatial and colour vision. This dispute divided the discipline of physiology during the second half of the 1800s.
Жүйке физиологиясы
1849 жылы Гельмгольц Кенигсбергте болғанда жүйке талшықтары арқылы сигналдың жылдамдығын өлшеді. Сол кезде көптеген адамдар жүйке сигналдарының жүйкелер арқылы өлшеусіз жылдамдықпен өтетініне сенген. Ол жақында кесілген бақаның омыртқа жүйкесін және оған жалғанған буынды пайдаланды. Ол галванометрді жоғары сезімталдықпен уақытты өлшеу құралы ретінде қолданды, инеге айнаны бекітіп, жарық сәулесін бөлмедегі масштабқа шағылыстырып, осылайша сезімталдықты арттырды. Жылдамдық секундына 24,6 – 38,4 метр аралығында болды. Гельмгольц резонаторлардың әртүрлі комбинацияларының әуенді дыбыстарды қайталай алатынын көрсетті: Александр Грэм Белл осыған қызығушылық танытты, бірақ неміс тілін білмегендіктен Гельмгольцтің схемаларын дұрыс түсінбеді, осылайша Гельмгольц сым арқылы бірнеше жиілікті жіберіп, телеграф сигналдарын мультиплекстеуге мүмкіндік бергенін ойлады, ал шындығында электр қуаты тек резонаторларды қоздырып тұру үшін қолданылды. Белл Гельмгольц жасағандай нәтижеге қол жеткізе алмады, бірақ кейіннен неміс тілін білгенде, гармоникалық телеграф принципі бойынша телефонды ойлап таппайтынын айтты. Александр Дж. Эллистің аудармасы алғаш рет 1875 жылы жарық көрді (алғашқы ағылшын басылымы 1870 жылғы үшінші неміс басылымынан жасалған; Эллистің 1877 жылғы төртінші неміс басылымынан жасалған екінші ағылшын басылымы 1885 жылы жарық көрді; 1895 және 1912 жылғы үшінші және төртінші ағылшын басылымдары екінші басылымның қайта басылымдары болды).
In 1849, while at Königsberg, Helmholtz measured the speed at which the signal is carried along a nerve fibre. At that time most people believed that nerve signals passed along nerves immeasurably fast. He used a recently dissected sciatic nerve of a frog and the calf muscle to which it attached. He used a galvanometer as a sensitive timing device, attaching a mirror to the needle to reflect a light beam across the room to a scale which gave much greater sensitivity. transmission speeds in the range of 24.6 – 38.4 meters per second. Helmholtz showed that different combinations of resonators could mimic vowel sounds: Alexander Graham Bell in particular was interested in this but, not being able to read German, misconstrued Helmholtz's diagrams as meaning that Helmholtz had transmitted multiple frequencies by wire—which would allow multiplexing of telegraph signals—whereas, in reality, electrical power was used only to keep the resonators in motion. Bell failed to reproduce what he thought Helmholtz had done but later said that, had he been able to read German, he would not have gone on to invent the telephone on the harmonic telegraph principle. The translation by Alexander J. Ellis was first published in 1875 (the first English edition was from the 1870 third German edition; Ellis's second English edition from the 1877 fourth German edition was published in 1885; the 1895 and 1912 third and fourth English editions were reprints of the second).
Электромагнетизм
Гельмгольц 1869–1871 жылдар аралығында электр тербелістерінің құбылыстарын зерттеді. 30 сәуірде 1869 жылы Гейдельбергтің Табиғи тарих және медицина қауымдастығында (Naturhistorisch medizinischen Vereins zu Heidelberg) «Электр тербелістері туралы» деген тақырыпта дәріс оқыды. Онда Лейден банкасымен жалғастырылған катушкадағы байқалатын, өшетін электр тербелістерінің ұзақтығы шамамен секундының 1/50 бөлігіне тең екенін көрсетті. 1871 жылы Гельмгольц физика профессоры болу үшін Гейдельбергтен Берлинге көшті. Ол электромагнетизмге қызығушылық танытты және Гельмгольц теңдеуі оның құрметіне аталды. Ол бұл салаға елеулі үлес қоспаса да, оның шәкірті Генрих Рудольф Герц электромагниттік сәулеленуді алғаш рет көрсеткенімен танымал болды. Оливер Хевисайд Гельмгольцтің электромагниттік теориясын сынады, себебі ол бойлық толқындардың болу мүмкіндігін қарастырды. Максвелл теңдеулеріне сүйене отырып, Хевисайд бойлық толқындардың вакуумда немесе біртекті ортада пайда бола алмайтынын мәлімдеді. Алайда Хевисайд электромагниттік бойлық толқындар шекарада немесе жабық кеңістікте пайда болатынын атап өтпеді.
Helmholtz studied the phenomena of electrical oscillations from 1869 to 1871, and in a lecture delivered to the Naturhistorisch medizinischen Vereins zu Heidelberg (Natural History and Medical Association of Heidelberg) on 30 April 1869, titled On Electrical Oscillations he indicated that the perceptible damped electrical oscillations in a coil joined up with a Leyden jar were about 1/50th of a second in duration. In 1871, Helmholtz moved from Heidelberg to Berlin to become a professor of physics. He became interested in electromagnetism, and the Helmholtz equation is named for him. Although he did not make major contributions to this field, his student Heinrich Rudolf Hertz became famous as the first to demonstrate electromagnetic radiation. Oliver Heaviside criticised Helmholtz's electromagnetic theory because it allowed the existence of longitudinal waves. Based on work on Maxwell's equations, Heaviside pronounced that longitudinal waves could not exist in a vacuum or a homogeneous medium. Heaviside did not note, however, that longitudinal electromagnetic waves can exist at a boundary or in an enclosed space.
Философия
Гельмгольц ғылым философиясында эмпиризм мен трансцендентализм арасында екіұштылыққа түсті.
Helmholtz wavered between empiricism and transcendentalism in his philosophy of science.
Студенттер мен серіктестер
Берлиндегі Гельмгольцтің басқа студенттері мен ғылыми әріптестерінің арасында Макс Планк, Генрих Кайзер, Эуген Гольдштейн, Вильгельм Вьен, Артур Кениг, Генри Август Роуланд, Альберт А. Михельсон, Вильгельм Вундт, Фернандо Санфорд және Майкл И. Пупин болды. 1869-1871 жылдары Гейдельбергте оның әріптесі болған Лео Кенигсбергер 1902 жылы оның толық өмірбаянын жазды.
Other students and research associates of Helmholtz at Berlin included Max Planck, Heinrich Kayser, Eugen Goldstein, Wilhelm Wien, Arthur König, Henry Augustus Rowland, Albert A. Michelson, Wilhelm Wundt, Fernando Sanford and Michael I. Pupin. Leo Koenigsberger, who was his colleague from 1869 to 1871 in Heidelberg, wrote the definitive biography of him in 1902.
Құрметтер мен мұра
1873 жылы Гельмгольц Америка философиялық қоғамының мүшесі болып сайланды. 1881 жылы Гельмгольц Ирландиядағы Корольдік хирургтар колледжінің құрметті мүшесі болып сайланды. 1881 жылдың 10 қарашасында ол "Құрмет легионы" орденімен марапатталды: "Commandeur" дәрежесі, яғни 3-ші деңгей – жоғары дәреже. (№ 2173). 1883 жылы император профессор Гельмгольцтің құрметіне оны ақсүйектер қатарына көтерді, яғни "Адель" дәрежесін берді. Бұл оның және оның отбасының тегін "фон Гельмгольц" деп атауға мүмкіндік берді. Бұл атақ немесе шен емес, бірақ ол мұрагерлік болып, белгілі бір әлеуметтік мәртебе берді. 1884 жылы Гельмгольц Шотландиядағы инженерлер мен кеме құрылысшылар институтының құрметті мүшесі аталды. Германиядағы ғылыми-зерттеу институттарының ең ірі бірлестігі – Гельмгольц қауымдастығы оның есімімен аталады. 11573 Гельмгольц астероиді, Ай кратері Гельмгольц және Марстағы Гельмгольц кратері оның құрметіне аталған. Берлиндегі Шарлоттенбург ауданында Хельмгольцштрассе көшесі оның есімімен аталған.
In 1873, Helmholtz was elected as a member of the American Philosophical Society. In 1881, Helmholtz was elected Honorary Fellow of the Royal College of Surgeons in Ireland. On 10 November 1881, he was awarded the Légion d'honneur: au grade de Commandeur, or Level 3 – a senior grade. (No. 2173). In 1883, Professor Helmholtz was honoured by the Emperor, being raised to the nobility, or Adel. The Adelung meant that he and his family were now styled: von Helmholtz. The distinction was not a peerage or title, but it was hereditary and conferred a certain social cachet. Helmholtz was conferred with Honorary Membership of the Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland in 1884. The largest German association of research institutions, the Helmholtz Association, is named after him. The asteroid 11573 Helmholtz and the lunar crater Helmholtz as well as the crater Helmholtz on Mars were named in his honour. In Charlottenburg, Berlin, the street Helmholtzstraße is named after von Helmholtz.