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BIOGRAPHIES DE GRANDS SCIENTIFIQUES
Helmholtz Hermann Ludwig Ferdinand. Biographie d'un scientifique
Annuaire / Biographies de grands scientifiques
Hermann Helmholtz est l'un des plus grands scientifiques du XIXe siècle. Physique, physiologie, anatomie, psychologie, mathématiques... Dans chacune de ces sciences, il fait de brillantes découvertes qui lui valent une renommée mondiale. Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz est né le 31 août 1821 dans la famille d'un professeur de gymnase de Potsdam. À la demande de son père, en 1838, Herman entre à l'Institut médical militaire Friedrich Wilhelm pour étudier la médecine. Sous l'influence du célèbre physiologiste Johann Müller, Helmholtz se consacre à l'étude de la physiologie et, après avoir suivi un cours d'institut, soutient sa thèse de doctorat en 1842 sur la structure du système nerveux. Dans ce travail, le médecin de vingt-deux ans a prouvé pour la première fois l'existence d'éléments structurels intégraux du tissu nerveux, appelés plus tard neurones. La même année, Herman est nommé interne dans un hôpital de Berlin. Depuis 1843, Helmholtz a commencé sa carrière en tant que médecin militaire de Potsdam. Il habitait la caserne et se levait à cinq heures du matin au signal de la trompette de la cavalerie. Mais le chirurgien de l'escadron du régiment de hussards a également trouvé du temps pour la science. En 1845, il dit adieu au service militaire et se rend à Berlin pour se préparer aux examens d'État pour le titre de docteur. Helmholtz travaille dur dans le laboratoire de physique de Gustav Magnus. A. G. Stoletov, qui a perçu avec sensibilité le tournant du développement scientifique de l'Allemagne dans les années quarante, a écrit: "Le laboratoire d'origine de Magnus - le premier exemple de laboratoire de physique - devient un foyer de physiciens expérimentaux." Par la suite, l'élève de ce laboratoire, Helmholtz, devient le successeur de Magnus et transfère le laboratoire dans le bâtiment de l'Université de Berlin, où il se transforme en centre scientifique mondial. Un autre professeur de Helmholtz à Berlin était Johann Müller. Bien plus tard, le 2 novembre 1871, lors de la fête de Helmholtz à l'occasion de son soixante-dixième anniversaire, il prononce un discours dans lequel il décrit son parcours scientifique. Il a indiqué que, sous l'influence de Johann Müller, il s'est intéressé à la question de l'être mystérieux de la force vitale. Réfléchissant à ce problème, Helmholtz, dans sa dernière année en tant qu'étudiant, est arrivé à la conclusion que la théorie de la force vitale "attribue à chaque corps vivant les propriétés du soi-disant perpetuum mobile". Helmholtz était familier avec le problème du mouvement perpétuel depuis ses années d'école, et pendant ses années d'études "dans ses moments libres... il a recherché et parcouru les travaux de Daniel Bernoulli, d'Alembert et d'autres mathématiciens du siècle dernier. " « Ainsi, dit Helmholtz, je suis tombé sur la question : « Quelle relation doit exister entre les diverses forces de la nature, si nous supposons que le perpetuum mobile est absolument impossible ? » Et plus loin : « Toutes ces relations sont-elles réellement valables ? " Dans le journal de Müller, Helmholtz publie en 1845 l'ouvrage "De la dépense de substance sous l'action des muscles". Dans la même année 1845, de jeunes scientifiques regroupés autour de Magnus et Müller forment la Berlin Physical Society. Helmholtz y est également entré. Depuis 1845, la société, qui devint plus tard la Société allemande de physique, commença à publier le premier journal abstrait "Uspekhi fiziki". Le développement scientifique de Helmholtz s'est donc déroulé dans un environnement favorable d'intérêt accru pour les sciences naturelles à Berlin. Déjà dans le premier volume d'Uspekhi Fiziki, 1845, publié à Berlin en 1847, une revue a été publiée par Helmholtz sur la théorie des phénomènes thermiques physiologiques. Le 23 juillet 1847, il fit un rapport "Sur la conservation de la force" lors d'une réunion de la Société de physique de Berlin. La même année, il a été publié dans une brochure distincte. Les autorités de l'époque "étaient enclines à rejeter la justice de la loi; au milieu de la lutte zélée qu'elles menaient avec la philosophie naturelle de Hegel, mon travail était également considéré comme une philosophie fantastique ...". Cependant, Helmholtz n'est pas seul, il est soutenu par la jeunesse scientifique, et surtout par le futur célèbre physiologiste Dubois Reymond et la jeune Société de physique de Berlin. Quant à son attitude envers le travail des prédécesseurs de Mayer et Joule, Helmholtz a reconnu à plusieurs reprises la priorité de Mayer et Joule, soulignant cependant qu'il n'était pas familier avec le travail de Mayer et ne connaissait pas suffisamment le travail de Joule. Contrairement à ses prédécesseurs, il rattache la loi au principe d'impossibilité d'une machine à mouvement perpétuel. La matière que Helmholtz considère comme passive et immobile. Pour décrire les changements qui s'opèrent dans le monde, il faut qu'il soit doté de forces à la fois attractives et répulsives. "Les phénomènes naturels", dit Helmholtz, "devraient être réduits à des mouvements de la matière avec des forces motrices immuables qui ne dépendent que des relations spatiales." Ainsi, le monde, selon Helmholtz, est un ensemble de points matériels interagissant les uns avec les autres avec des forces centrales. Ces forces sont conservatrices, et Helmholtz place le principe de conservation de la main-d'œuvre en tête de ses recherches. Le principe de Mayer "rien ne vient de rien" que Helmholtz remplace par une disposition plus précise selon laquelle "il est impossible, étant donné l'existence d'une combinaison arbitraire de corps, d'obtenir en permanence une force motrice à partir de rien". Le principe de conservation de la force vivante dans sa formulation se lit comme suit : "Si un nombre quelconque de points matériels en mouvement ne se déplace que sous l'influence de telles forces qui dépendent de l'interaction des points les uns sur les autres ou qui sont dirigées vers des centres fixes, alors la somme de les forces vives de tous les points pris ensemble resteront les mêmes à tous les instants du temps où tous les points recevront les mêmes positions relatives les uns par rapport aux autres et par rapport aux centres fixes existants, quelles que soient leurs trajectoires et leurs vitesses dans les intervalles entre les instants correspondants. Ayant formulé ce principe, Helmholtz considère ses applications dans divers cas particuliers. Considérant les phénomènes électriques, Helmholtz trouve une expression pour l'énergie des charges ponctuelles et montre la signification physique de la fonction appelée potentiel de Gauss. De plus, il calcule l'énergie d'un système de conducteurs chargés et montre que lorsque les bocaux de Leyde sont déchargés, une chaleur est libérée qui équivaut à l'énergie électrique stockée. Il a montré en même temps que la décharge est un processus oscillatoire et que les oscillations électriques « deviennent de plus en plus petites, jusqu'à ce que finalement la force vive soit détruite par la somme des résistances ». Helmholtz considère ensuite le galvanisme. Helmholtz analyse les processus énergétiques dans les sources galvaniques, dans les phénomènes thermoélectriques, jetant les bases de la future théorie thermodynamique de ces phénomènes. Considérant le magnétisme et l'électromagnétisme, Helmholtz, en particulier, donne sa dérivation bien connue de l'expression de la force électromotrice d'induction, basée sur les recherches de Neumann et s'appuyant sur la loi de Lenz. Dans son travail, Helmholtz, contrairement à Mayer, se concentre sur la physique et ne parle que très brièvement et de manière concise des phénomènes biologiques. Néanmoins, ce sont ces travaux qui ont ouvert la voie à Helmholtz au Département de physiologie et de pathologie générale de la Faculté de médecine de l'Université de Königsberg, où en 1849 il a reçu le poste de professeur extraordinaire. Helmholtz a occupé ce poste jusqu'en 1855, date à laquelle il a déménagé à Bonn en tant que professeur d'anatomie et de physiologie. En 1858, Helmholtz devint professeur de physiologie à Heidelberg, où il travailla longuement et avec succès sur la physiologie de la vision. Ces études ont considérablement enrichi le champ des connaissances et de la médecine pratique. Le résultat de ces études fut le célèbre "Optique physiologique" de Helmholtz, dont le premier numéro parut en 1856, le second - en 1860 et le troisième - en 1867. L'œil est l'un des organes les plus remarquables de notre corps. Ils connaissaient son travail auparavant, l'ont comparé au travail d'un appareil photographique. Mais pour une élucidation complète même du côté physique de la vision, une comparaison approximative avec un appareil photo ne suffit pas. Il est nécessaire de résoudre un certain nombre de problèmes complexes du domaine non seulement de la physique, mais aussi de la physiologie et même de la psychologie. Ils devaient être résolus d'un œil vivant, et Helmholtz a réussi à le faire. Il construit un appareil spécial, étonnant par sa simplicité (ophtalmomètre), qui permet de mesurer la courbure de la cornée des faces postérieure et antérieure du cristallin. Ainsi, la réfraction des rayons dans l'œil a été étudiée. Nous voyons des objets peints d'une couleur ou d'une autre, notre vision est colorée. Qu'est-ce qui est à la base ? L'étude de l'œil a montré que la rétine possède trois principaux éléments photosensibles : l'un d'eux est le plus fortement irrité par les rayons rouges, l'autre par les rayons verts et le troisième par les rayons bleus. Toute couleur provoque une irritation plus forte de l'un des éléments et plus faible des autres. Des combinaisons d'irritations créent tout ce jeu de couleurs que nous voyons autour de nous. Pour explorer le fond de l'œil vivant, Helmholtz a fabriqué un appareil spécial : un miroir oculaire (ophtalmoscope). Cet appareil est depuis longtemps un équipement indispensable pour tout ophtalmologiste. Helmholtz a beaucoup étudié l'œil et la vision : il a créé l'optique physiologique - la science de l'œil et de la vision. Ici, à Heidelberg, Helmholtz a mené ses études classiques sur la vitesse de propagation de l'excitation nerveuse. Les grenouilles pour la dissection ont été sur la table de laboratoire du scientifique à plusieurs reprises. Il y étudia la vitesse de propagation de l'excitation le long du nerf. Le nerf était irrité par le courant, l'excitation qui en résultait atteignait le muscle et celui-ci se contractait. Connaissant la distance entre ces deux points et la différence de temps, il est possible de calculer la vitesse de propagation de l'excitation le long du nerf. Il s'est avéré être assez petit, seulement de 30 à 100 m/s. Cela semble être une expérience très simple. Il semble simple maintenant que Helmholtz l'a conçu. Et avant lui, on affirmait que cette vitesse ne se mesure pas : c'est la manifestation d'une mystérieuse "force vitale" qui ne se mesure pas. Helmholtz n'en fit pas moins pour l'étude de l'ouïe et de l'oreille (acoustique physiologique). En 1863, son livre "L'enseignement des sensations sonores comme base physiologique de l'acoustique" est publié. Et ici, avant les recherches de Helmholtz, beaucoup de choses liées à l'audition étaient très mal étudiées. Ils savaient comment le son naissait et se propageait, mais on en savait très peu sur les effets que les sons ont sur les objets vibrants. Helmholtz fut le premier à s'attaquer à ce phénomène complexe. Ayant créé la théorie de la résonance, il a ensuite créé sur sa base la doctrine des sensations auditives, de notre voix et des instruments de musique. Étudiant les phénomènes de vibrations, Helmholtz a également développé un certain nombre de questions d'une grande importance pour la théorie de la musique et a donné une analyse des causes de l'harmonie musicale. L'exemple de Helmholtz montre la grande importance de l'étendue du regard du scientifique, de la richesse et de la diversité de ses connaissances et de ses intérêts. Au même endroit, à Heidelberg, sont publiés ses ouvrages classiques sur l'hydrodynamique et les fondements de la géométrie. À partir de mars 1871, Helmholtz devient professeur à l'Université de Berlin. Il a créé un institut de physique, où des physiciens du monde entier sont venus travailler. Après s'être installé à Berlin, Helmholtz se consacre exclusivement à la physique, et étudie ses domaines les plus complexes : l'électrodynamique, dans laquelle, s'appuyant sur les idées de Faraday, il développe sa propre théorie, puis l'hydrodynamique et les phénomènes d'électrolyse en lien avec la thermochimie. Particulièrement remarquables sont ses travaux sur l'hydrodynamique, commencés dès 1858, dans lesquels Helmholtz donne une théorie du mouvement tourbillonnaire et de l'écoulement des fluides et dans lesquels il réussit à résoudre plusieurs problèmes mathématiques très difficiles. En 1882, Helmholtz formule la théorie de l'énergie libre, dans laquelle il décide quelle quantité de l'énergie moléculaire totale d'un système peut être convertie en travail. Cette théorie a la même signification en thermochimie que le principe de Carnot en thermodynamique. En 1883, l'empereur Guillaume accorde à Helmholtz le titre de noblesse. En 1884, Helmholtz publie la théorie de la dispersion anormale, et un peu plus tard, plusieurs ouvrages importants sur la mécanique théorique. Les travaux sur la météorologie appartiennent à la même époque. En 1888, Helmholtz est nommé directeur du nouvel Institut gouvernemental de physique et de technologie de Charlottenburg - le Centre de métrologie allemande, à l'organisation duquel il prend une part active. Dans le même temps, le scientifique continue de donner des cours de physique théorique à l'université. Helmholtz avait de nombreux étudiants; Des milliers d'étudiants ont écouté ses cours. De nombreux jeunes scientifiques sont venus travailler dans son laboratoire et apprendre l'art de l'expérimentation. De nombreux scientifiques russes peuvent être considérés comme ses étudiants - les physiologistes E. Adamyuk, N. Bakst, F. Zavarykin, I. Sechenov, les physiciens P. Lebedev, P. Zidov, R. Kolli, A. Sokolov, N. Shidder. Malheureusement, non seulement des événements joyeux attendaient Helmholtz dans sa vieillesse. Son fils Robert, un jeune physicien prometteur, mourut prématurément en 1889, laissant des travaux sur le rayonnement des gaz brûlants. Les travaux les plus récents du savant, rédigés en 1891-1892, portent sur la mécanique théorique. Helmholtz est décédé le 8 septembre 1894. Auteur : Samin D.K.
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