Hermann von Helmholtz: biographie de ce médecin et physicien allemand

Hermann von Helmholtz est l'un des chercheurs les plus importants de l'histoire de la science moderne. Réputé dans son Allemagne natale et célèbre dans le monde entier, ce scientifique a énormément contribué dans toutes sortes de domaines de la connaissance.

La physiologie, la mécanique, la chimie, la physique et même la psychologie étaient des disciplines auxquelles von Helmholtz a contribué d'une manière ou d'une autre. En fait, c'est grâce à être le tuteur et l'inspiration de Wilhelm Wundt que le premier laboratoire de psychologie empirique a été développé.

Ensuite nous découvrirons la vie de ce chercheur à travers une biographie d'Hermann von Helmholtz, qu'il a influencé, ses contributions et ses œuvres majeures, et les honneurs qu'il a reçus.

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Brève biographie de Hermann von Helmholtz

Hermann von Helmholtz était une figure historique du XIXe siècle, et comme la grande majorité des penseurs de son temps, il ne s'est pas consacré à un seul métier, mais à plusieurs.

C'était un médecin et physicien allemand, mais avec ses contributions, il peut également être considéré comme un physicien, chimiste, neurologue, expérimentateur en psychologie de la perception et philosophe., tous des métiers qui au premier abord peuvent sembler ne pas toucher à grand-chose, mais qui bien sûr avaient une base scientifique importante grâce au génie et au travail de cet Allemand.

En physiologie et psychologie, il est connu pour ses travaux sur le fonctionnement et la perception de l'œil et de l'oreille humains. Il a contribué en physique avec sa théorie sur la conservation de l'énergie, ses travaux sur l'électrodynamique, la thermodynamique chimique et les fondements mécaniques de la thermodynamique. Quant à sa contribution à la philosophie, sa manière de défendre une pensée plus empirique et matérialiste est connue. Il est également l'inventeur d'appareils tels que l'ophtalmoscope, l'ophtalmomètre et divers appareils avec lesquels il analyse les sons.

Premières années

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz est né à Potsdam, en Prusse (actuelle Allemagne) le 31 août 1821. Il était l'aîné de quatre frères et sœurs mais, en raison de sa mauvaise santé, il est resté confiné à la maison jusqu'à l'âge de sept ans. Son père, Ferdinand Helmholtz, était professeur de philosophie au Gymnasium de Potsdam et un ami proche de Johann. Gottlieb Fichte, alors que sa mère était une descendante de William Penn, le fondateur de l'État de Pennsylvanie.

On dit que de sa mère il a hérité du calme et de la persévérance, qualités qui l'ont accompagné tout au long de sa vie de scientifique, tandis que de son père il a reçu une patrimoine culturel important, étant cet homme qui l'a formé aux langues classiques, français, anglais et italien, en plus de l'initier à la philosophie d'Emmanuel Kant et Fichte.

Formation de médecin

Son père le motiverait à étudier la médecine, qu'il a commencé juste après avoir terminé ses études secondaires.. Il le ferait à la faculté de médecine de Berlin (Instituto Federico Guillermo Medico-Surgical), connue sous le nom de Pépinière à Berlin. La raison pour laquelle il s'est retrouvé là-bas était qu'il n'y avait pas de frais de scolarité à payer, ce qui était important car sa famille n'était pas très riche. Pour y étudier, le jeune Helmholtz accepte de servir huit ans dans l'armée. Là, il choisira de se former en physiologie, étant l'élève de Johannes Peter Müller.

Quatre ans plus tard, le jeune Helmholtz quittera la Pépinière comme docteur en anatomie pour faire un stage à la Charité de Berlin. En 1841, il a commencé sa thèse de doctorat sous la direction de Müller, qui était une étude de la structure du système nerveux chez les invertébrés.. Lors de la préparation de cette thèse, il a découvert que les fibres nerveuses proviennent de cellules déjà identifiées auparavant par Christian Gottfried Ehrenberg.

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Médecine militaire et recherche physiologique

En 1843, il fut affecté à l'hôpital de sa ville natale de Potsdam où il travaillera jusqu'en 1848, en tant que médecin militaire. En plus de travailler comme médecin, il a pu mener des recherches de son propre chef car il avait beaucoup de temps libre. En effet, il pourrait être chargé d'équiper une caserne pour la transformer en son laboratoire. Ce lieu modeste serait le théâtre de plusieurs enquêtes, parmi lesquelles celles qu'il mena sur la production de chaleur lors de la contraction musculaire.

Ses recherches ont montré que la chaleur n'était pas transportée par le sang ou les nerfs, mais était produite par les muscles eux-mêmes.. Il en déduit ainsi un équivalent mécanique de la chaleur, trouvant la formulation exacte du principe de la conservation de l'énergie, l'incorporant dans sa thèse de 1847 "Über die Erhaltung der Kraft" (Sur la conservation de énergie).

Avec ce travail, il a suggéré qu'il n'y avait pas de "forces vitales" qui faisaient bouger les muscles et il a rejeté la tradition spéculative de la philosophie naturelle, courant dominant dans la physiologie allemande de la moment. Grâce à ce travail, Helmholtz est considéré l'un des grands fondateurs du principe de conservation de l'énergie, étant parmi les physiciens les plus éminents du XIXe siècle, dont Julius von Mayer, James Prescott Joule et William Thomsom, Lord Kelvin.

Années d'enseignement et fin de sa vie

Après tout cela, il a pu quitter l'armée et commencer à enseigner l'anatomie à l'Académie prussienne des Arts, en partie grâce à l'aide fournie par Alexander von Humboldt. Plus tard il obtiendrait une place dans la chaire de physiologie à Königsberg (1849) et après à Bonn (1955) et Heidelberg.

En 1871, il est nommé titulaire de la chaire de physique et directeur de l'Institut de l'Université de Berlin et, en 1888, il assume le poste de président de l'Institut physico-technique de Charlottenburg. A cette époque, il étudiera les phénomènes ondulatoires, les lois du mouvement vertigineux des fluides et des recherches sur le mouvement ondulatoire des fluides.. Quelques années plus tard, il mourra, plus précisément le 8 septembre 1894, à l'âge de 73 ans.

Durant ses dernières années de vie, de grands savants et esprits du panorama intellectuel du 19ème siècle passèrent dans ses classes, dont Max Planck, Heinrich Kayser, Wilhelm Wien, Eugen Goldstein, Arthut König, Wilheml Wundt, Henry Augustus Rowland, Albert A. Michelson, Fernando Sanford et Michael I. Pupin.

Travaux et contributions théoriques-pratiques

Son premier grand travail d'enquête a été sa thèse de doctorat "Über die Erhaltung der Kraft" (1847) dans laquelle il expose la formulation exacte du principe de conservation de l'énergie, qui avait déjà été découvert par Julius von Mayer mais présenté avec peu de rigueur scientifique. Ce document, qui fut lu devant la Société de physique de Berlin, fut ce qui fit de Helmholtz l'un des grands physiciens de l'époque. De plus, il a lui-même eu le mérite d'étendre ce principe aussi aux phénomènes électriques et magnétiques.

Plus tard, ce sera quand il se consacrera à la physiologie. Il a étudié quelques points physico-physiologiques et a établi une théorie des sensations. Son « Manuel d'optique physiologique », ses « Enquêtes sur les sensations son " et " Théorie physiologique de la musique ", toutes des enquêtes et des traités sont apparus pendant la période de 1863 et 1867.

Ses études sur la physiologie sensorielle seraient à la base des travaux de Wilhelm Wundt, étant un élève de Helmholtz lui-même et qui finira par fonder le premier laboratoire de psychologie expérimentale. En fait, Wundt décrit la méthode de Helmholtz comme une sorte de philosophie empirique dans laquelle l'esprit était étudié comme un élément indépendant. Helmholtz avait rejeté la philosophie naturelle et souligné l'importance du matérialisme.

En 1849, alors qu'il était à Königsberg, Helmholtz mesuré la vitesse de transmission de l'influx nerveux. À cette époque, on soupçonnait déjà que les signaux nerveux se déplaçaient le long des nerfs à une vitesse énorme, mais on ne savait pas à quelle vitesse. Pour le vérifier, il a utilisé un nerf sciatique de grenouille et le muscle d'une de ses hanches. Au moyen d'un galvanomètre et d'une méthode dans laquelle il a incorporé l'utilisation d'un miroir pour réfléchir la lumière dans le pièce pour que l'appareil puisse le détecter, il pouvait vérifier quelle était la vitesse de l'impulsion: 24,6-38,4 mètres par seconde.

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Études physiologiques

Le "Manuel d'optique physiologique" a été publié en trois parties en 1856, 1860 et 1866. Il comprend de nombreuses enquêtes menées par l'auteur qui ont été d'importantes contributions aux connaissances contemporaines sur l'œil, l'optique psychologique, la dioptrie sensations et perceptions oculaires et visuelles, appartenant au domaine de la psychologie et c'est pourquoi Helmholtz est très apprécié au sein des sciences du comportement et du comportement. la perception. C'est aussi dans son manuel qu'il décrit l'ophtalmomètre et l'ophtalmoscope, deux instruments qu'il avait lui-même fabriqués.

Le traité "Enquêtes sur les sensations sonores" de 1863 a été le document fondateur de l'histoire de l'acoustique en tant que science. L'auteur s'y interroge sur l'essence de la sensation sonore et découvre qu'elle est due aux mouvements périodiques de l'air. Il a également étudié ce qui différenciait les tons musicaux les uns des autres et établi l'existence de trois caractéristiques: l'intensité, la hauteur et le timbre.

En ce qui concerne le timbre, Herlmholtz admet que cela est dû à l'existence de « tons partiels plus élevé », un phénomène que nous connaissons aujourd'hui sous le nom d'harmoniques et qui se superposent aux tons fondamental. Le nombre et l'intensité des harmoniques sont ce qui caractérise le timbre d'un son. Pour étudier le timbre des voyelles, il a construit des résonateurs composés de sphères creuses de diamètre différent, chacune l'un d'eux est entré dans une vibration différente par résonance lorsqu'un son avec une période égale à la leur a été produit près d'eux posséder.

Dans ce travail aussi a parlé des coups, qu'il a étudiés expérimentalement à l'aide d'une sirène polyphonique fabriquée par lui-même et il établit que lorsque le nombre de battements pour deux tons simples était inférieur à un certain nombre, la dissonance était obtenue, en règle générale. Au moyen de ces recherches, Herlmholtz est parvenu à une explication de l'harmonie par laquelle en musique les effets les plus agréables étaient fourni par les relations les plus simples entre les vibrations, une explication qui a répondu à l'une des questions les plus débattues depuis l'Antiquité. de Pythagore.

Dans sa « Théorie physiologique de la musique » (1863) il expose tout un corps homogène et bien ordonné sur les notions et les faits découverts par d'illustres musiciens, physiciens et physiologistes sur l'art des muses, en les modifiant et en les expliquant en mathématiques et mécanique. Le thème principal de ce travail est celui de la résonance en termes physiques et physiologiques.

Études de mécanique et autres travaux

Dans le domaine plus purement physique, il s'occupait des phénomènes ondulatoires et, en 1858, en était déjà venu à formuler mathématiquement les lois sur le mouvement vertigineux des fluides, ouvrant ainsi un nouveau chapitre dans le mécanique.

En mécanique analytique, il appliqua le principe de moindre action à l'électrodynamique, ce qui le conduira plus tard à la formulation d'une nouvelle théorie de l'électromagnétisme, plus complète que celle qui avait été proposée James Maxwell. En 1881, en étudiant les effets électrolytiques du courant, il a eu l'intuition d'un concept aussi moderne que les quanta. Il appliquerait le principe de conservation de l'énergie aux processus chimiques, faisant progresser la chimie physique et la thermodynamique.

En plus des travaux que nous avons discutés, il convient de mentionner les "Conférences de science populaire" (1865-1870), "Compter et mesurer" (1887) et les "Collections de thèses scientifiques" (1882-1895). Ses cours universitaires de physique parurent rédigés à titre posthume en cinq volumes entre 1897 et 1898 sous le titre de « Conférences sur la physique théorique ».

Honneurs et héritage de Helmholtz

Le travail et les contributions de Helmholtz étaient si importants qu'à la fois dans la vie et à titre posthume, il a reçu de nombreux honneurs internationaux. En 1881, il est élu membre honoraire du Royal College of Surgeons of Ireland et la même année, il sera décoré de la Légion d'honneur française. En 1884, il fut nommé membre honoraire de la Scottish Institution of Engineers and Shipbuilders.

En 1883, il fut honoré par l'empereur de Prusse en lui donnant un titre de noblesse, stylisant son nom de famille avec le « von » devant lui qui, bien que non cela signifiait gagner des terres, cela signifiait recevoir un titre de respect au sein de la société allemande et c'était de nature héréditaire, lui donnant un certain cachet Social. Cependant, le plus grand honneur de son travail scientifique est sans aucun doute d'avoir été baptisé de son nom la plus grande association d'institutions scientifiques en Allemagne: l'Association Helmholtz.

Références bibliographiques:

• Cahan, D. (1993). Hermann Von Helmholtz et les fondements de la science du XIXe siècle. Presse de l'Université de Californie. p. 198. ISBN 978-0-520-08334-9.
• Patton, L., (2009), Signs, Toy Models, and the A Priori: from Helmholtz to Wittgenstein, Studies in the History and Philosophy of Science, 40 (3): 281-289.
• Turner, R. S. (2014) Dans l'esprit de l'œil: la vision et la controverse Helmholtz-Hering, Princeton University Press, p. 36.