德國科學家亥姆霍茲

亥姆霍茲（Hermannvon Helmholtz，1821～1894）
德國物理學家，生理學家。1821 年10月31日生於柏林波茨坦，1894年9月8日卒於柏林附近夏洛滕堡。中學畢業後在軍隊服役8年，取得公費進入在柏林的王家醫學科學院。1842年獲醫學博士學位後，被任命為波茨坦駐軍軍醫。1847年他在德國物理學會發表了關於力的守恆講演，在科學界贏得很大聲望，次年擔任了柯尼斯堡大學生理學副教授。亥姆霍茲在這次講演中，第一次以數學方式提出能量守恆定律。主要論點是：①一切科學都可以歸結到力學。②強調了牛頓力學和拉格朗日力學在數學上是等價的，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所有這種能量是守恆的。亥姆霍茲發展了J.R.邁爾、J.P.焦耳等人的工作，討論了已知的力學的、熱學的、電學的、化學的各種科學成果，嚴謹地論證了各種運動中能量守恆定律。這次講演內容後來寫成專箸《力之守恆》出版。在柯尼斯堡工作期間，亥姆霍茲測量了神經刺激的傳播速度，發表了生理力學和生理光學方面的研究成果。在1851年他發明了眼科使用的檢眼鏡，並提出了這一儀器的數學理論。1855年他轉到波恩大學任解剖學和生理學教授，出版了《生理學手冊》第一卷，並開始流體力學的渦流研究。1857年起，他擔任海德堡大學生理學教授。他利用共鳴器（稱亥姆霍茲共鳴器）分離並加強聲音的諧音。1863年出版了他的巨著《音調的生理基礎》。
1868年亥姆霍茲研究方向轉向物理學，於1871年任柏林大學物理學教授。從1871年開始，亥姆霍茲的研究方向轉向物理學。在電磁理論方面，他測出電磁感應的傳播速度為314000km／s，由法拉第電解定律推導出電可能是粒子。由於他的一系列講演，麥克斯韋的電磁理論才真正引起歐洲大陸物理學家的注意，並且導致他的學生赫茲於1887年用實驗證實電磁波的存在以及取得一系列重大成果。在熱力學研究方面，於1882年發表論文《化學過程的熱力學》，他把化學反應中的“束縛能”和“自由能’區別開來，指出前者只能轉化為熱，後者卻可以轉化為其他形式的能量。他從克勞修斯的方程，導出了後來稱作的吉布斯－亥姆霍茲方程。他還研究了流體力學中的渦流、海浪形成機理和若干氣象問題。
亥姆霍茲的一生，研究領域十分廣泛，除物理學外，在生理光學和聲學、數學、哲學諸方面都作出了重大貢獻。他測定了神經脈衝的速度，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，發明了驗目鏡、角膜計、立體望遠鏡。他對黎曼創立的非歐幾何學也有研究。曾榮任柏林大學校長（1877）和國家物理工程研究所所長（1888），主張基礎理論與套用研究並重。亥姆霍茲不僅對醫學、生理學和物理學有重大貢獻，而且一直致力於哲學認識論。他確信：世界是物質的，而物質必定守恆。但他企圖把一切歸結為力，是機械唯物論者，這是當時文化、社會、歷史條件的局限性所致。他的成就被國際學術界所承認，1860年被選為倫敦皇家學會會員，並獲該會1873年度科普利獎章。1887年，亥姆霍茲任國家科學技術局主席。
德國著名物理學家和生理學家亥姆霍茲（H. Helmholtz，1821-1894）就是從永動機不可能實現的這個事實入手研究發現能量轉化和守恆原理的。他在論文中寫道：“鑒於前人試驗的失敗，人們……不再詢問‘我如何能利用各種自然力之間已知和未知的關係來創造一種永恆的運動'，而是問道‘如果永恆的運動是不可能的，在各種自然力之間應該存在著什麼樣的關係？'”