Hermann von Helmholtz - Hermann von Helmholtz

Hermann von Helmholtz
Hermann von Helmholtz.jpg
Née
Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz

( 1821-08-31 )31 août 1821
Décédés 8 septembre 1894 (1894-09-08)(73 ans)
Éducation Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-Institut ( MD , 1842)
Connu pour
Conjoint(s) Anna von Helmholtz
Récompenses
Carrière scientifique
Des champs
Établissements
Thèse De fabrica systematis nervosi evertebratorum  (1842)
Conseiller de doctorat Johannes Peter Muller
Doctorants
D'autres étudiants notables
Influences
Influencé Friedrich Albert Lange
Ludwig Wittgenstein
La sirène polyphonique de Helmholtz, Hunterian Museum, Glasgow

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (31 août 1821 - 8 septembre 1894) était un physicien et médecin allemand qui a apporté des contributions importantes dans plusieurs domaines scientifiques. La plus grande association allemande d' instituts de recherche , l' Association Helmholtz , porte son nom.

En physiologie et psychologie , il est connu pour ses mathématiques de l' œil , ses théories de la vision , ses idées sur la perception visuelle de l'espace, ses recherches sur la vision des couleurs et sur la sensation du ton, la perception du son et l' empirisme dans la physiologie de la perception.

En physique , il est connu pour ses théories sur la conservation de l' énergie , ses travaux en électrodynamique , en thermodynamique chimique et sur un fondement mécanique de la thermodynamique .

En tant que philosophe , il est connu pour sa philosophie des sciences , ses idées sur la relation entre les lois de la perception et les lois de la nature , la science de l' esthétique et ses idées sur le pouvoir civilisateur de la science.

Biographie

Les premières années

Helmholtz est né à Potsdam, fils du directeur du gymnase local , Ferdinand Helmholtz, qui avait étudié la philologie et la philosophie classiques , et qui était un ami proche de l'éditeur et philosophe Immanuel Hermann Fichte . Le travail de Helmholtz a été influencé par la philosophie de Johann Gottlieb Fichte et Immanuel Kant . Il a essayé de retracer leurs théories dans des matières empiriques comme la physiologie .

Jeune homme, Helmholtz s'intéressait aux sciences naturelles, mais son père voulait qu'il étudie la médecine. Helmholtz a obtenu un doctorat en médecine au Medicinisch-chirurgisches Friedrich-Wilhelm-Institut  [ de ] en 1842 et a effectué un stage d'un an à l' hôpital de la Charité (car il y avait un soutien financier pour les étudiants en médecine).

Formé principalement en physiologie, Helmholtz a écrit sur de nombreux autres sujets, allant de la physique théorique, à l' âge de la Terre , à l'origine du système solaire .

Postes universitaires

Le premier poste universitaire de Helmholtz fut celui de professeur d'anatomie à l'Académie des arts de Berlin en 1848. Il occupa ensuite un poste de professeur agrégé de physiologie à l' Université prussienne de Königsberg , où il fut nommé en 1849. En 1855, il accepta une chaire d'anatomie et de physiologie à l' Université de Bonn . Il n'était pas particulièrement heureux à Bonn, cependant, et trois ans plus tard, il a été transféré à l' Université de Heidelberg , à Baden , où il a exercé les fonctions de professeur de physiologie. En 1871, il accepte son dernier poste universitaire, en tant que professeur de physique à l' Université Humboldt de Berlin.

Recherche

Helmholtz en 1848

Mécanique

Sa première réalisation scientifique importante, un traité de 1847 sur la conservation de l'énergie , a été écrit dans le contexte de ses études de médecine et de sa formation philosophique. Ses travaux sur la conservation de l'énergie sont nés lors de l'étude du métabolisme musculaire . Il a essayé de démontrer qu'aucune énergie n'est perdue dans le mouvement musculaire, motivé par l'implication qu'il n'y avait pas de forces vitales nécessaires pour déplacer un muscle. C'était un rejet de la tradition spéculative de la Naturphilosophie qui était à cette époque un paradigme philosophique dominant dans la physiologie allemande.

S'appuyant sur les travaux antérieurs de Sadi Carnot , de Benoît Paul Émile Clapeyron et de James Prescott Joule , il a postulé une relation entre la mécanique , la chaleur , la lumière , l' électricité et le magnétisme en les traitant tous comme des manifestations d'une même force , ou énergie dans la terminologie actuelle. Il a publié ses théories dans son livre Über die Erhaltung der Kraft ( Sur la conservation de la force , 1847).

Dans les années 1850 et 60, s'appuyant sur les publications de William Thomson , Helmholtz et William Rankine ont popularisé l'idée de la mort thermique de l'univers .

En dynamique des fluides, Helmholtz a apporté plusieurs contributions, dont les théorèmes de Helmholtz pour la dynamique des vortex dans les fluides non visqueux.

Physiologie sensorielle

Helmholtz a été un pionnier dans l'étude scientifique de la vision et de l'audition humaines. Inspiré par la psychophysique , il s'est intéressé aux relations entre les stimuli physiques mesurables et leurs perceptions humaines correspondantes. Par exemple, l'amplitude d'une onde sonore peut varier, faisant apparaître le son plus fort ou plus doux, mais une étape linéaire de l'amplitude de la pression acoustique n'entraîne pas une étape linéaire de l'intensité sonore perçue. Le son physique doit être augmenté de façon exponentielle pour que des pas égaux semblent linéaires, un fait qui est utilisé dans les appareils électroniques actuels pour contrôler le volume. Helmholtz a ouvert la voie à des études expérimentales sur la relation entre l'énergie physique (physique) et son appréciation (psychologie), dans le but de développer des « lois psychophysiques ».

La physiologie sensorielle de Helmholtz était à la base des travaux de Wilhelm Wundt , un étudiant de Helmholtz, qui est considéré comme l'un des fondateurs de la psychologie expérimentale . Plus explicitement que Helmholtz, Wundt a décrit sa recherche comme une forme de philosophie empirique et comme une étude de l'esprit comme quelque chose de séparé. Helmholtz avait, dans sa répudiation précoce de Naturphilosophie , souligné l'importance du matérialisme , et se concentrait davantage sur l'unité de « l'esprit » et du corps.

Optique ophtalmique

En 1851, Helmholtz révolutionne le domaine de l' ophtalmologie avec l'invention de l' ophtalmoscope ; un instrument utilisé pour examiner l'intérieur de l' œil humain . Cela l'a rendu célèbre dans le monde entier du jour au lendemain. Les intérêts de Helmholtz à cette époque étaient de plus en plus concentrés sur la physiologie des sens. Sa principale publication, intitulée Handbuch der Physiologischen Optik ( Handbook of Physiological Optics ou Treatise on Physiological Optics ), a fourni des théories empiriques sur la perception de la profondeur , la vision des couleurs et la perception du mouvement , et est devenue l'ouvrage de référence fondamental dans son domaine au cours de la seconde moitié du XIXe siècle. Dans le troisième et dernier volume, publié en 1867, Helmholtz a décrit l'importance des inférences inconscientes pour la perception. Le Handbuch a été traduit pour la première fois en anglais sous la direction de James PC Southall au nom de l' Optical Society of America en 1924-1905. Sa théorie de l' accommodation est restée incontestée jusqu'à la dernière décennie du 20e siècle.

Helmholtz a continué à travailler pendant plusieurs décennies sur plusieurs éditions du manuel, mettant fréquemment à jour son travail en raison de son différend avec Ewald Hering qui avait des points de vue opposés sur la vision spatiale et la vision des couleurs. Ce différend a divisé la discipline de la physiologie au cours de la seconde moitié des années 1800.

Physiologie nerveuse

En 1849, alors qu'il était à Königsberg, Helmholtz a mesuré la vitesse à laquelle le signal est transporté le long d'une fibre nerveuse. À cette époque, la plupart des gens croyaient que les signaux nerveux passaient le long des nerfs à une vitesse incommensurable. Il a utilisé un nerf sciatique récemment disséqué d'une grenouille et le muscle du mollet auquel il s'est attaché. Il a utilisé un galvanomètre comme dispositif de chronométrage sensible, fixant un miroir à l'aiguille pour refléter un faisceau lumineux à travers la pièce à une échelle qui a donné une sensibilité beaucoup plus grande. Helmholtz a signalé des vitesses de transmission comprises entre 24,6 et 38,4 mètres par seconde.

Acoustique et esthétique

Le résonateur de Helmholtz ( i ) et l'instrumentation

En 1863, Helmholtz publie Sensations of Tone , démontrant une fois de plus son intérêt pour la physique de la perception. Ce livre a influencé les musicologues jusqu'au vingtième siècle. Helmholtz a inventé le résonateur de Helmholtz pour identifier les diverses fréquences ou hauteurs des composants d' onde sinusoïdale pure de sons complexes contenant plusieurs tons .

Helmholtz montra que différentes combinaisons de résonateurs pouvaient imiter les sons des voyelles : Alexander Graham Bell en particulier s'y intéressait mais, ne pouvant pas lire l'allemand, mal interprété les diagrammes de Helmholtz comme signifiant que Helmholtz avait transmis plusieurs fréquences par fil - ce qui permettrait le multiplexage de signaux télégraphiques - alors qu'en réalité, l'énergie électrique n'était utilisée que pour maintenir les résonateurs en mouvement. Bell n'a pas réussi à reproduire ce qu'il pensait que Helmholtz avait fait, mais a déclaré plus tard que s'il avait pu lire l'allemand, il n'aurait pas inventé le téléphone sur le principe du télégraphe harmonique .

Helmholtz en 1876
(portrait de Franz von Lenbach )

La traduction d' Alexander J. Ellis a été publiée pour la première fois en 1875 (la première édition anglaise était de la troisième édition allemande de 1870 ; la deuxième édition anglaise d'Ellis de la quatrième édition allemande de 1877 a été publiée en 1885 ; les troisième et quatrième éditions anglaises de 1895 et 1912 ont été réimpressions de la seconde).

Électromagnétisme

Helmholtz a étudié les phénomènes d'oscillations électriques de 1869 à 1871, et dans une conférence donnée au Naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (Association d'histoire naturelle et de médecine de Heidelberg) le 30 avril 1869, intitulée On Electrical Oscillations, il a indiqué que le perceptible amorti électrique les oscillations dans une bobine reliée à une jarre de Leyde duraient environ 1/50e de seconde.

En 1871, Helmholtz a déménagé de Heidelberg à Berlin pour devenir professeur de physique. Il s'intéresse à l' électromagnétisme , et l' équation de Helmholtz porte son nom. Bien qu'il n'ait pas apporté de contributions majeures à ce domaine, son élève Heinrich Rudolf Hertz est devenu célèbre comme le premier à démontrer le rayonnement électromagnétique . Oliver Heaviside a critiqué la théorie électromagnétique de Helmholtz parce qu'elle permettait l'existence d' ondes longitudinales . Sur la base de travaux sur les équations de Maxwell , Heaviside a déclaré que les ondes longitudinales ne pouvaient pas exister dans le vide ou dans un milieu homogène. Heaviside n'a pas noté, cependant, que les ondes électromagnétiques longitudinales peuvent exister à une frontière ou dans un espace clos.

Citations

Quiconque, dans la poursuite de la science, recherche une utilité pratique immédiate peut être assuré qu'il cherche en vain. — Discours académique (Heidelberg 1862)

Étudiants et associés

D' autres étudiants et associés de recherche de Helmholtz à Berlin comprenaient Max Planck , Heinrich Kayser , Eugen Goldstein , Wilhelm Wien , Arthur König , Henry Augustus Rowland , Albert A. Michelson , Wilhelm Wundt , Fernando Sanford et Michael I. Pupin . Leo Koenigsberger , qui était son collègue 1869-1871 à Heidelberg, a écrit la biographie définitive de lui en 1902.

Honneurs et héritage

La statue de Helmholtz devant l'université Humboldt de Berlin
Décret décernant à Helmholtz (mentionné en première page) la Légion d'honneur française

Travaux

  • Über die Erhaltung der Kraft (en allemand). Leipzig : Wilhelm Engelmann. 1889.
  • Vorlesungen über die elektromagnetische Theorie des Lichts (en allemand). Leipzig : Johann Ambrosius Barth. 1897.
  • Vorlesungen über die mathematischen Principien der Akustik (en allemand). Leipzig : Johann Ambrosius Barth. 1898.
  • Vorlesungen über die Dynamik discreter Massenpunkte (en allemand). Leipzig : Johann Ambrosius Barth. 1898.
  • Dynamik continuirlich verbreiteter Massen (en allemand). Leipzig : Johann Ambrosius Barth. 1902.
  • Vorlesungen über die Theorie der Wärme (en allemand). Leipzig : Johann Ambrosius Barth. 1903.

uvres traduites

Voir également

Les références

Remarques

Citations

Sources

  • Cahan, David Helmholtz : Une vie dans la science. University of Chicago Press, 2018. ISBN  978-0-226-48114-2 .
  • Cohen, Robert, et Wartofsky, Marx , éd. et trans. Reidel. Helmholtz : Écrits épistémologiques , 1977.
  • Ewald, William B., éd. De Kant à Hilbert : Un livre source dans les fondements des mathématiques , 2 vol. Université d'Oxford. Presse, 1996.
    • 1876. "L'origine et la signification des axiomes géométriques," 663-88.
    • 1878. "Les faits dans la perception," 698-726.
    • 1887. "Numérotation et mesure d'un point de vue épistémologique," 727-52.
  • Eaux souterraines, Jennifer. Alexander Graham Bell : L'esprit d'invention . Calgary : Éditions d'altitude, 2005. ISBN  1-55439-006-0 .
  • Jackson, Myles W. Harmonious Triads: Physicists, Musicians, and Instrument Makers in Nineteenth-Century Germany (MIT Press, 2006).
  • Kahl, Russell, éd. wesleyen. Écrits choisis de Hermann von Helmholtz , Uni. Presse., 1971.
  • Koenigsberger, Léo. Hermann von Helmholtz , traduit par Frances A. Welby (Douvres, 1965)
  • Mac Kenzie, Catherine. Alexandre Graham Bell . Whitefish, Montana : Kessinger Publishing, 2003. ISBN  978-0-7661-4385-2 . Récupéré le 29 juillet 2009.
  • Shulman, Seth. Le pari téléphonique : À la poursuite du secret d'Alexander Bell . New York : Norton & Company, 2008. ISBN  978-0-393-06206-9 .

Lectures complémentaires

  • David Cahan : Helmholtz : Une vie en science (Université de Chicago, 2018). ISBN  978-0-226-48114-2
  • David Cahan (éd.) : Hermann von Helmholtz et les fondements de la science du XIXe siècle. Univ. Californie, Berkeley 1994, ISBN  978-0-520-08334-9 .
  • Gregor Schiemann : Le mécanisme d'Hermann von Helmholtz : La perte de certitude. Une étude sur la transition de la philosophie classique à la philosophie moderne de la nature . Dordrecht : Springer 2009, ISBN  978-1-4020-5629-1 .
  • Steven Shapin , "A Theorist of (Not Quite) Everything" (revue de David Cahan , Helmholtz: A Life in Science , University of Chicago Press, 2018, ISBN  978-0-226-48114-2 , 937 pp.), The Revue de livres de New York , vol. 66, non. 15 (10 octobre 2019), p. 29-31.
  • Franz Werner : Hermann Helmholtz' Heidelberger Jahre (1858-1871) . (= Sonderveröffentlichungen des Stadtarchivs Heidelberg 8). Mit 52 Abbildungen. Berlin / Heidelberg (Springer) 1997.

Liens externes