Введение

Немецкий физиолог Карл Эвальд Константин Херинг (5 августа 1834 – 26 января 1918) был немецким физиологом, проводившим обширные исследования в области цветового зрения, бинокулярного восприятия, движений глаз и гиперчувствительности. В 1892 году он предложил теорию цветового антагонизма. Родился в Альт-Герсдорфе, Королевство Саксония, учился в Лейпцигском университете и стал первым ректором Немецкого университета Карла Фердинанда в Праге.

Ранние годы

Херинг родился в Альт-Герсдорфе, в Саксонии, Германия. Вероятно, он вырос в бедной семье, сыном лютеранского пастора. Херинг учился в гимназии в Зитау и поступил в Лейпцигский университет в 1853 году. Там он изучал философию, зоологию и медицину, получив степень доктора медицины в 1860 году. Не совсем ясно, как Херинг проходил научную подготовку. В то время Иоганн Петер Мюллер был, пожалуй, самым известным физиологом в Германии. Похоже, Херинг пытался поступить к нему в обучение, но получил отказ, что, возможно, способствовало его неприязни к Герману фон Гельмгольцу, протеже Мюллера. Однако в Лейпциге Э. Х. Вебер и Г. Т. Фехнер проводили новаторские исследования, закладывая основы психофизики. Хотя нет доказательств того, что Херинг когда-либо учился непосредственно у них, в более поздние годы он с гордостью называл себя «учеником Фехнера». После окончания университета Херинг практиковал как врач в Лейпциге. Несмотря на ограниченное время для исследований и скудные финансовые ресурсы, он обратился к изучению бинокулярного зрения (использования обоих глаз вместе) и проблеме гороптера (точек в пространстве, проецирующихся на анатомически идентичные точки на обеих сетчатках). Там он удивил научное сообщество, опубликовав, будучи совершенно неизвестным ученым, собственное математическое обоснование гороптера, независимо от Германна фон Гельмгольца, который к тому времени считался одним из лучших немецких ученых и математиков. Херинг даже не постеснялся высмеять незначительные математические ошибки Гельмгольца в его расчетах гороптера.

Университетские должности

Впоследствии Херинг был назначен профессором физиологии в военной академии Вены до 1870 года. Обладая лучшими возможностями, он проводил важные исследования в области физиологии, особенно в отношении сердечно-сосудистой и дыхательной систем. В 1870 году он сменил Яна Евангелисту Пуркинье в Пражском университете, где проработал следующие 25 лет. Там он оказался вовлечен в острые споры между чешскими националистами, требовавшими преподавания в университете на родном языке, и меньшинством немецких профессоров. В итоге, в 1882 году был основан отдельный немецкий университет – Университет Карла Фердинанда, и Херинг стал его первым ректором. В последние годы жизни Херинг вернулся в Германию, где в 1895 году, в возрасте 61 года, занял должность профессора в Лейпцигском университете. Он вышел на пенсию в 1915 году и умер от туберкулеза три года спустя. Он был атеистом.

Бинокулярное зрение

Херинг изучал широкий спектр вопросов, связанных со зрением, среди которых выделяются его выдающиеся исследования бинокулярного зрения. Он вывел теоретическую форму хороптера почти одновременно с Гельмгольцем. Несмотря на идентичные результаты, вывод Херинга был гораздо более современным и элегантным, поскольку он использовал недавно разработанную проективную геометрию. Сам Гельмгольц оценил подход Херинга как "очень элегантный, всесторонний и исчерпывающий". Впоследствии Херинг эмпирически оценил форму хороптера. Наряду с Гельмгольцем и Гилебрандом, он заметил, что эмпирический хороптер не совпадает с теоретическим, явление, которое сейчас называется отклонением Херинга — Гилебранда. Херинг также известен своим законом визуального направления, описывающим воспринимаемое эгоцентрическое направление объекта относительно наблюдателя. Херингу и другим исследователям зрения того времени было неизвестно, что аналогичный закон был предложен Алхазеном (1021) и Уэллсом (1792), хотя оба закона отличались.

Гиперострота

[[Файл:Ewald Hering (1899) Fig 2. pdf|thumb|right|240px|Модель Эвальда Геринга, описывающая кодирование стимула остроты Вернье массивом рецепторов. Рецепторы, обозначенные «c», передают сигнал о другом коде положения вдоль горизонтальной оси, отличный от кодов положения «a» или «b». Гиперактивность (или сверхразрешение) – пространственное разрешение в определенных зрительных задачах, которое примерно на порядок превышает остроту зрения. В своем знаменитом трактате 1899 года «О пределах зрительной остроты» он обобщил эмпирические данные, опубликованные Альфредом Вильгельмом Волкманном в 1863 году и Эрнстом Антоном Вюльфингом в 1892 году, которые показали, что существуют зрительные задачи, в которых пространственное разрешение значительно ниже размера клеток рецепторов в центральной сетчатке. В своей объяснительной модели Геринг накладывал стимул остроты Вернье – небольшое смещение между двумя линейными сегментами – на идеализированный массив рецепторов. Он утверждал, что благодаря механизму интеграции при небольших движениях глаз, информация о местоположении, передаваемая участвующими рецепторами, кодируется с гораздо большей точностью, чем это было бы возможно для одного рецептора, и это объяснение остается актуальным и сегодня.

Теория цвета

Херинг не соглашался с ведущей теорией, разработанной преимущественно Томасом Янгом, Джеймсом Клерком Максвеллом и Германом фон Гельмгольцем. Янг предположил, что цветовое зрение основано на трех основных цветах: красном, зеленом и синем. Максвелл продемонстрировал, что любой цвет можно получить путем смешения трех основных цветов. Гельмгольц интерпретировал это как доказательство того, что люди воспринимают цвета посредством трех типов рецепторов, а белый и черный отражают интенсивность света. Херинг же придерживался мнения, что зрительная система функционирует на основе системы цветовой оппозиции. Его аргументы основывались на экспериментах по цветовой адаптации и лингвистическом наблюдении о том, что некоторые названия цветов нельзя объединить в одно. В этой модели цвета воспринимаются посредством механизмов, чувствительных к трем парам противоположных цветов: красно-зеленому, желто-синему и бело-черному. Иоганн фон Крис опубликовал в 1905 году теорию зон, которая объединяет оба подхода, где теория Янга-Гельмгольца описывает взаимодействие света с рецепторами, а теория Херинга – стадию обработки изображения. Позже, в 1925 году, Эрвин Шредингер опубликовал статью, вдохновленную фон Крисом, под названием «О связи четырехцветной и трехцветной теорий». В ней он исследует формальную взаимосвязь между двумя теориями цвета.

Спор о Херинге-Хелмгольце

Херинг провел большую часть своей жизни в ожесточенных спорах с Гельмгольцем. Этот спор был не только научным, но и философским: Херинг придерживался нативистских взглядов, а Гельмгольц – эмпирических. Гельмгольц происходил из более высокого социального класса и всегда считался одаренным ребенком, в то время как Херингу было труднее в начале карьеры. Херинг и Гельмгольц не соглашались практически ни в чем, и их полемика продолжалась еще долго после смерти обоих. Однако Херинг был гораздо более агрессивным из них и всегда спешил указать на любую ошибку Гельмгольца, порой доходя до оскорблений ("Вероятно, великий Гельмгольц задремал"). Сторонники Гельмгольца (хотя, возможно, не сам Гельмгольц) распространяли слухи о том, что Херингу нужна помощь в математических расчетах и что он страдал психическим расстройством ("Как я слышал, он был душевноболен").