人物簡介
。℉ermannvon Helmholtz,1821~1894)
德國物理學(xué)家,生理學(xué)家。1821 年10月31日生于柏林波茨坦,1894年9月8日卒于柏林附近夏洛滕堡。中學(xué)畢業(yè)后在軍隊服役8年,取得公費(fèi)進(jìn)入在柏林的王家醫(yī)學(xué)科學(xué)院。1842年獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位后,被任命為波茨坦駐軍軍醫(yī)。1847年他在德國物理學(xué)會發(fā)表了關(guān)于力的守恒講演,在科學(xué)界贏得很大聲望,次年擔(dān)任了柯尼斯堡大學(xué)生理學(xué)副教授。亥姆霍茲在這次講演中,第一次以數(shù)學(xué)方式提出能量守恒定律。主要論點是:①一切科學(xué)都可以歸結(jié)到力學(xué)。②強(qiáng)調(diào)了牛頓力學(xué)和拉格朗日力學(xué)在數(shù)學(xué)上是等價的,因而可以用拉氏方法以力所傳遞的能量或它所作的功來量度力。③所有這種能量是守恒的。亥姆霍茲發(fā)展了邁爾(Julius Robert Mayer)、詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule)等人的工作,討論了已知的力學(xué)的、熱學(xué)的、電學(xué)的、化學(xué)的各種科學(xué)成果,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣撟C了各種運(yùn)動中能量守恒定律。這次講演內(nèi)容后來寫成專箸《力之守恒》出版。在柯尼斯堡工作期間,亥姆霍茲測量了神經(jīng)刺激的傳播速度,發(fā)表了生理力學(xué)和生理光學(xué)方面的研究成果。在1851年他發(fā)明了眼科使用的檢眼鏡,并提出了這一儀器的數(shù)學(xué)理論。1855年他轉(zhuǎn)到波恩大學(xué)任解剖學(xué)和生理學(xué)教授,出版了《生理學(xué)手冊》第一卷,并開始流體力學(xué)的渦流研究。1857年起,他擔(dān)任海德堡大學(xué)生理學(xué)教授。他利用共鳴器(稱亥姆霍茲共鳴器)分離并加強(qiáng)聲音的諧音。1863年出版了他的巨著《音調(diào)的生理基礎(chǔ)》。
研究方向
1868年亥姆霍茲研究方向轉(zhuǎn)向物理學(xué),于1871年任柏林大學(xué)物理學(xué)教授。從1871年開始,亥姆霍茲的研究方向轉(zhuǎn)向物理學(xué)。在電磁理論方面,他測出電磁感應(yīng)的傳播速度為314000km/s,由法拉第電解定律推導(dǎo)出電可能是粒子。由于他的一系列講演,麥克斯韋的電磁理論才真正引起歐洲大陸物理學(xué)家的注意,并且導(dǎo)致他的學(xué)生赫茲于1887年用實驗證實電磁波的存在以及取得一系列重大成果。在熱力學(xué)研究方面,于1882年發(fā)表論文《化學(xué)過程的熱力學(xué)》,他把化學(xué)反應(yīng)中的“束縛能”和“自由能u2019區(qū)別開來,指出前者只能轉(zhuǎn)化為熱,后者卻可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。他從克勞修斯的方程,導(dǎo)出了后來稱作的吉布斯-亥姆霍茲方程。他還研究了流體力學(xué)中的渦流、海浪形成機(jī)理和若干氣象問題。
亥姆霍茲的一生,研究領(lǐng)域十分廣泛,除物理學(xué)外,在生理光學(xué)和聲學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)諸方面都作出了重大貢獻(xiàn)。他測定了神經(jīng)脈沖的速度,重新提出托馬斯·楊的三原色視覺說研究了音色、聽覺和共鳴理論,發(fā)明了驗?zāi)跨R、角膜計、立體望遠(yuǎn)鏡。他對黎曼創(chuàng)立的非歐幾何學(xué)也有研究。曾榮任柏林大學(xué)校長(1877)和國家物理工程研究所所長(1888),主張基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究并重。亥姆霍茲不僅對醫(yī)學(xué)、生理學(xué)和物理學(xué)有重大貢獻(xiàn),而且一直致力于哲學(xué)認(rèn)識論。他確信:世界是物質(zhì)的,而物質(zhì)必定守恒。但他企圖把一切歸結(jié)為力,是機(jī)械唯物論者,這是當(dāng)時文化、社會、歷史條件的局限性所致。他的成就被國際學(xué)術(shù)界所承認(rèn),1860年被選為倫敦皇家學(xué)會會員,并獲該會1873年度科普利獎?wù)隆?887年,亥姆霍茲任國家科學(xué)技術(shù)局主席。
亥姆霍茲就是從永動機(jī)不可能實現(xiàn)的這個事實入手研究發(fā)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化和守恒原理的。他在論文中寫道:“鑒于前人試驗的失敗,人們……不再詢問u2018我如何能利用各種自然力之間已知和未知的關(guān)系來創(chuàng)造一種永恒的運(yùn)動,而是問道u2018如果永恒的運(yùn)動是不可能的,在各種自然力之間應(yīng)該存在著什么樣的關(guān)系?'”