Hermann von Helmholtz
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (31 de agosto de 1821 - 8 de septiembre de 1894) fue un físico y médico alemán que realizó contribuciones significativas en varios campos científicos, particularmente en la estabilidad hidrodinámica. La Asociación Helmholtz, la mayor asociación alemana de instituciones de investigación, recibe su nombre en su honor.
En los campos de la fisiología y la psicología, Helmholtz es conocido por sus matemáticas relacionadas con el ojo, las teorías de la visión, las ideas sobre la percepción visual del espacio, la investigación de la visión del color, la sensación del tono, la percepción del sonido y el empirismo en la fisiología de la percepción. En física, es conocido por sus teorías sobre la conservación de la energía, su trabajo en electrodinámica, termodinámica química y sobre una base mecánica de la termodinámica. Como filósofo, es conocido por su filosofía de la ciencia, ideas sobre la relación entre las leyes de la percepción y las leyes de la naturaleza, la ciencia de la estética y las ideas sobre el poder civilizador de la ciencia.
Biografía
Primeros años
Helmholtz nació en Potsdam, hijo del director del gimnasio local, Ferdinand Helmholtz, que había estudiado filología y filosofía clásicas, y que era amigo cercano del editor y filósofo Immanuel Hermann Fichte. El trabajo de Helmholtz estuvo influenciado por la filosofía de Johann Gottlieb Fichte e Immanuel Kant. Trató de rastrear sus teorías en materias empíricas como la fisiología.
De joven, Helmholtz estaba interesado en las ciencias naturales, pero su padre quería que estudiara medicina. Helmholtz obtuvo un doctorado en medicina en Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-Institut en 1842 y sirvió una pasantía de un año en el hospital Charité (porque había apoyo financiero para estudiantes de medicina).
Formado principalmente en fisiología, Helmholtz escribió sobre muchos otros temas, desde la física teórica hasta la edad de la Tierra y el origen del Sistema Solar.
Puestos universitarios
El primer puesto académico de Helmholtz fue como profesor de anatomía en la Academia de Artes de Berlín en 1848. Luego pasó a ocupar un puesto de profesor asociado de fisiología en la Universidad prusiana de Königsberg, donde fue nombrado en 1849. En 1855 aceptó una cátedra completa de anatomía y fisiología en la Universidad de Bonn. Sin embargo, no fue particularmente feliz en Bonn, y tres años más tarde se trasladó a la Universidad de Heidelberg, en Baden, donde se desempeñó como profesor de fisiología. En 1871 aceptó su último puesto universitario, como profesor de física en la Universidad Humboldt de Berlín.
Investigación
Mecánica
Su primer logro científico importante, un tratado de 1847 sobre la conservación de la energía, fue escrito en el contexto de sus estudios médicos y antecedentes filosóficos. Su trabajo sobre la conservación de la energía se produjo mientras estudiaba el metabolismo muscular. Trató de demostrar que no se pierde energía en el movimiento muscular, motivado por la implicación de que no había fuerzas vitales necesarias para mover un músculo. Este fue un rechazo de la tradición especulativa de Naturphilosophie que era en ese momento un paradigma filosófico dominante en la fisiología alemana.
Basándose en el trabajo anterior de Sadi Carnot, Benoît Paul Émile Clapeyron y James Prescott Joule, postuló una relación entre la mecánica, el calor, la luz, la electricidad y el magnetismo al tratarlos a todos como manifestaciones de una única fuerza, o energía en la terminología actual. Publicó sus teorías en su libro Über die Erhaltung der Kraft (Sobre la conservación de la fuerza, 1847).
En las décadas de 1850 y 1860, basándose en las publicaciones de William Thomson, Helmholtz y William Rankine popularizaron la idea de la muerte térmica del universo.
En dinámica de fluidos, Helmholtz hizo varias contribuciones, incluidos los teoremas de Helmholtz para la dinámica de vórtices en fluidos no viscosos.
1889 copia del "Uber die Erhaltung der Kraft" de Helmholtz, no 1
Título de "Uber die Erhaltung der Kraft", no. 1
Primera página de "Uber die Erhaltung der Kraft", no. 1
Fisiología sensorial
Helmholtz fue un pionero en el estudio científico de la visión y la audición humanas. Inspirado por la psicofísica, se interesó por las relaciones entre los estímulos físicos medibles y sus correspondientes percepciones humanas. Por ejemplo, la amplitud de una onda de sonido se puede variar, haciendo que el sonido parezca más fuerte o más suave, pero un paso lineal en la amplitud de la presión del sonido no da como resultado un paso lineal en el volumen percibido. El sonido físico necesita aumentar exponencialmente para que los pasos iguales parezcan lineales, hecho que se utiliza en los dispositivos electrónicos actuales para controlar el volumen. Helmholtz abrió el camino en los estudios experimentales sobre la relación entre la energía física (física) y su apreciación (psicología), con el objetivo de desarrollar "leyes psicofísicas".
La fisiología sensorial de Helmholtz fue la base del trabajo de Wilhelm Wundt, alumno de Helmholtz, considerado uno de los fundadores de la psicología experimental. Más explícitamente que Helmholtz, Wundt describió su investigación como una forma de filosofía empírica y como un estudio de la mente como algo separado. Helmholtz, en su repudio inicial de la Naturphilosophie, había enfatizado la importancia del materialismo y se estaba enfocando más en la unidad de la 'mente'; y el cuerpo.
Óptica oftálmica
En 1851, Helmholtz revolucionó el campo de la oftalmología con la invención del oftalmoscopio; un instrumento utilizado para examinar el interior del ojo humano. Esto lo hizo mundialmente famoso de la noche a la mañana. Los intereses de Helmholtz en ese momento se centraron cada vez más en la fisiología de los sentidos. Su publicación principal, titulada Handbuch der Physiologischen Optik (Handbook of Physiological Optics o Treatise on Physiological Optics; traducción al inglés del tercer volumen aquí), aportó teorías empíricas sobre la percepción de la profundidad, la visión del color y la percepción del movimiento, y se convirtió en la obra de referencia fundamental en su campo durante la segunda mitad del siglo XIX. En el tercer y último volumen, publicado en 1867, Helmholtz describió la importancia de las inferencias inconscientes para la percepción. El Handbuch se tradujo por primera vez al inglés bajo la dirección de James P. C. Southall en nombre de la Optical Society of America en 1924–5. Su teoría de la acomodación no fue cuestionada hasta la última década del siglo XX.
Helmholtz continuó trabajando durante varias décadas en varias ediciones del manual, actualizando con frecuencia su trabajo debido a su disputa con Ewald Hering, quien tenía puntos de vista opuestos sobre la visión espacial y cromática. Esta disputa dividió la disciplina de la fisiología durante la segunda mitad del siglo XIX.
Fisiología nerviosa
En 1849, mientras estaba en Königsberg, Helmholtz midió la velocidad a la que se transportaba la señal a lo largo de una fibra nerviosa. En ese momento, la mayoría de la gente creía que las señales nerviosas pasaban a lo largo de los nervios con una rapidez inconmensurable. Usó un nervio ciático de una rana recientemente disecado y el músculo de la pantorrilla al que se unía. Usó un galvanómetro como un dispositivo de sincronización sensible, adjuntando un espejo a la aguja para reflejar un haz de luz a través de la habitación a una escala que le dio una sensibilidad mucho mayor. Helmholtz informó velocidades de transmisión en el rango de 24,6 a 38,4 metros por segundo.
Acústica y estética
En 1863, Helmholtz publicó Sensations of Tone, demostrando una vez más su interés por la física de la percepción. Este libro influenció a los musicólogos hasta el siglo XX. Helmholtz inventó el resonador de Helmholtz para identificar las diversas frecuencias o tonos de los componentes de onda sinusoidal pura de sonidos complejos que contienen múltiples tonos.
Helmholtz demostró que diferentes combinaciones de resonador podían imitar los sonidos de las vocales: Alexander Graham Bell en particular estaba interesado en esto pero, al no poder leer alemán, malinterpretó Helmholtz' diagramas en el sentido de que Helmholtz había transmitido múltiples frecuencias por cable, lo que permitiría la multiplexación de señales telegráficas, mientras que, en realidad, la energía eléctrica se usaba solo para mantener los resonadores en movimiento. Bell no pudo reproducir lo que pensó que había hecho Helmholtz, pero luego dijo que, si hubiera podido leer alemán, no habría inventado el teléfono según el principio del telégrafo armónico.
(Deporte de Franz von Lenbach)
La traducción de Alexander J. Ellis se publicó por primera vez en 1875 (la primera edición en inglés fue de la tercera edición alemana de 1870; la segunda edición en inglés de Ellis de la cuarta edición alemana de 1877 se publicó en 1885; la de 1895 y Las ediciones en inglés tercera y cuarta de 1912 fueron reimpresiones de la segunda).
Electromagnetismo
Helmholtz estudió el fenómeno de las oscilaciones eléctricas desde 1869 hasta 1871, y en una conferencia pronunciada en la Naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (Asociación Médica y de Historia Natural de Heidelberg) el 30 de abril de 1869, titulada Sobre las oscilaciones eléctricas indicó que las oscilaciones eléctricas amortiguadas perceptibles en una bobina unida a una botella de Leyden tenían una duración de aproximadamente 1/50 de segundo.
En 1871, Helmholtz se mudó de Heidelberg a Berlín para convertirse en profesor de física. Se interesó en el electromagnetismo y la ecuación de Helmholtz lleva su nombre. Aunque no hizo grandes contribuciones a este campo, su alumno Heinrich Rudolf Hertz se hizo famoso como el primero en demostrar la radiación electromagnética. Oliver Heaviside criticó la teoría electromagnética de Helmholtz porque permitía la existencia de ondas longitudinales. Basado en el trabajo sobre las ecuaciones de Maxwell, Heaviside pronunció que las ondas longitudinales no podrían existir en el vacío o en un medio homogéneo. Sin embargo, Heaviside no notó que las ondas electromagnéticas longitudinales pueden existir en un límite o en un espacio cerrado.
Filosofía
Helmholtz vaciló entre el empirismo y el trascendentalismo en su filosofía de la ciencia.
Citas
Quien, en la búsqueda de la ciencia, busque la utilidad práctica inmediata puede estar seguro de que busca en vano. — Discurso académico (Heidelberg 1862)
Estudiantes y asociados
Otros estudiantes e investigadores asociados de Helmholtz en Berlín incluyeron a Max Planck, Heinrich Kayser, Eugen Goldstein, Wilhelm Wien, Arthur König, Henry Augustus Rowland, Albert A. Michelson, Wilhelm Wundt, Fernando Sanford y Michael I. Pupin. Leo Koenigsberger, que fue su colega entre 1869 y 1871 en Heidelberg, escribió su biografía definitiva en 1902.
Honores y legado
- En 1873, Helmholtz fue elegido miembro de la Sociedad Filosófica Americana.
- En 1881, Helmholtz fue elegido miembro honorario del 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).
- En 1883, el profesor Helmholtz fue honrado por el Emperador, siendo criado a la nobleza, o Adel. El Adelung significaba que él y su familia eran ahora estilo: von Helmholtz. La distinción no era una amistad o título, pero era hereditario y confería un cierto cachet social.
- Helmholtz was conferred with Honorary membership of the Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland in 1884.
- La mayor asociación alemana de instituciones de investigación, la Asociación Helmholtz, tiene el nombre de él.
- El asteroide 11573 Helmholtz y el cráter lunar Helmholtz así como el cráter Helmholtz en Marte fueron nombrados en su honor.
- En Charlottenburg, Berlín, la calle Helmholtzstraße es nombrado por von Helmholtz.
Obras
- Über die Erhaltung der Kraft (en alemán). Wilhelm Engelmann. 1889.
- Vorlesungen über die elektromagnetische Theorie des Lichts (en alemán). Leipzig: Johann Ambrosius Barth. 1897.
- Vorlesungen über die mathematischen Principien der Akustik (en alemán). Leipzig: Johann Ambrosius Barth. 1898.
- Vorlesungen über die Dynamik discreter Massenpunkte (en alemán). Leipzig: Johann Ambrosius Barth. 1898.
- Dynamik continuirlich verbreiteter Massen (en alemán). Leipzig: Johann Ambrosius Barth. 1902.
- Vorlesungen über die Theorie der Wärme (en alemán). Leipzig: Johann Ambrosius Barth. 1903.
Obras traducidas
- Sobre la conservación de la fuerza (1847) HathiTrust
- Lehre von den Tonempfindungen als fisilogische Grundlage für die Theorie der Musik (en francés). París: Masson. 1874.
- Helmholtz, Herman (1876). "Sobre los límites de la capacidad óptica del microscopio". Microscópica mensual Journal. 16: 15–39. doi:10.1111/j.1365-2818.1876.tb05606.x.
- Populäre wissenschaftliche Vorträge. Nueva York: Appleton. 1885.
- Sobre la conservación de la fuerza (1895) Introducción a una serie de conferencias entregadas en Carlsruhe en el invierno de 1862-1863, traducción al inglés
- Sobre las Sensaciones del Tono como base fisiológica para la Teoría de la Música (descargable de la Biblioteca Digital de California) Tercera Edición de Traducción de Inglés, basada en la cuarta edición alemana de 1877, Por Hermann von Helmholtz, Alexander John Ellis, Publicado por Longmans, Green, 1895, 576 páginas
- Sobre las Sensaciones del Tono como base fisiológica para la Teoría de la Música Cuarta edición, por Hermann von Helmholtz, Alexander John Ellis, Publicado por Longmans, Green, 1912, 575 páginas
- Intento sobre la óptica fisiológica (1910) tres volúmenes. Traducción en inglés por Optical Society of America (1924–25).
- Conferencias populares sobre temas científicos (1885)
- Conferencias populares sobre temas científicos segunda serie (1908)
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